Открытая год назад гравитационная «тень» черной дыры М87* оказалась подверженной колебаниям яркости. Причем по характеру этих колебаний можно будет установить многие детали процесса пожирания материи этой черной дырой.
В 2019 году астрономы с помощью радиотелескопа горизонта событий – всемирного массива радиотелескопов – впервые смогли увидеть гравитационную тень черной дыры. Это удалось сделать в отношении сверхмассивной ЧД М87* в центре галактики М87. Свет от нее шел до нас 53 миллиона лет, а масса черной дыры в центре этой галактики составляет 6,5 миллиардов солнечных масс.
Тень, о которой идет речь, образуется при прохождении света от аккреционного диска вокруг черной дыры. Из-за того, что тяготение этого сверхмассивного объекта очень велико, дальняя от землян часть аккреционного диска видна слабее, а ближняя – сильнее. Кроме этого, часть «тени» может быть ярче, а часть – тусклее, в зависимости от того, насколько энергично черная дыра поглощает материю в том или иной секторе аккреционного диска.
Астрономов
очень интересует процесс такого
поглощения, но до сих пор его распределение
по аккреционному диску вокруг черной
дыры проследить не удавалось. Дело в
том, что аккреционный диск – это кольцо
из обычной материи от близких объектов
(звезд, газа, планет), которое постепенно
поглощается черной дырой. Кольцо из-за
быстрого вращения вокруг ЧД сильно
раскалено и обычно на телескопах видно
как яркое пятно, без каких-либо деталей.
Однако
Телескоп горизонта событий – это не
обычный инструмент наблюдений, а целая
сеть крупных радиотелескопов. Сопоставляя
сигналы от каждого из них по всему
земному шару, астрономы получают
разрешение, сравнимое с разрешением
радиотелескопа, размером с нашу планету.
К тому же сверхмассивная черная дыра
М87* весьма активно пожирает материю и
находится не так далеко, как многие
квазары. Все это вместе взятое позволяло
ученым надеяться на изучение процессов
в аккреционном диске с ранее немыслимой
точностью.
В статье,
опубликованной
в The Astrophysical Journal,
астрономы использовали архивные
наблюдения различных компонентов
Телескопа горизонта событий и в результате
выяснили, что на протяжении последних
лет яркость различных участков ее
аккреционного диска сильно колебалась.
В то же время
диаметр
тени гравитационной дыры оставался
неизменным
на протяжении нескольких лет наблюдений.
Последнее совпадает с предсказаниями
теории относительности по поводу свойств
таких объектов и в очередной раз
подтверждает,
что речь идет именно о черной дыре.
Но
главная ценность новых данных, полученных
из анализа архивов наблюдения, не в
этом, а именно в том колебании интенсивности
излучения от различных участков
аккреционного диска. Это первый раз,
когда детали падения вещества на горизонт
событий черной дыры удается зафиксировать
в настолько явной форме.
Исследователи
надеются, что благодаря подобным
наблюдениям в будущем им удастся лучше
понять, как формируются так называемые
релятивистские джеты – выбросы части
вещества аккреционного диска в виде
струй плазмы вверх и вниз от черной
дыры. Последнее имеет не только
теоретический интерес: такие струи 2-3
миллиона лет назад могли существовать
в нашей галактике, и в теории могут
возникнуть здесь вновь. Не вполне ясно,
как такие события могут повлиять на
ситуацию вне ядра Млечного пути.