На основе почти трех десятилетий наблюдений за сверхмассивной черной дырой ученые создали видеозапись, которая показала, что поведение ярких участков в джете существенно отличается от ранее существующих представлений.

Сверхмассивные черные дыры (СМЧД), расположенные в центрах активных галактик, способны выбрасывать узкие потоки плазмы – джеты, скорость движения вещества в которых приближается к скорости света. Если такой джет ориентирован в направлении Земли, то активное ядро галактики классифицируется как блазар.

В составе этих струй можно наблюдать отдельные, выделяющиеся яркостью компоненты (сгустки). Согласно общепринятой теории, они являются ударными волнами, распространяющимися вдоль джета и вызывающими сжатие плазмы, усиление магнитного поля и увеличение интенсивности излучения.

Однако проведение подобных исследований затруднено. Радиоинтерферометрия позволяет визуализировать яркие сгустки и отслеживать их перемещение по джету, но не дает возможности измерить скорость движения самого потока плазмы. В связи с этим оставался вопрос о том, движется ли ярко выраженный сгусток вместе с веществом или же представляет собой ударную волну, распространяющуюся через него.

Международная группа исследователей во главе с Марианной Фоски из Калифорнийского технологического института (США) представила новый алгоритм под названием kine. Используя нейронную сеть, ученые объединили данные, полученные в результате одиннадцатидесяти наблюдений блазара 3C 345, проведенных сетью радиотелескопов VLBA в период с 1995 по 2022 год, чтобы создать непрерывное видео. Это позволило отследить изменения в структуре джета блазара и перемещение плазмы внутри него за указанный промежуток времени.

На полученном видео можно наблюдать отдельные скопления, движущиеся вместе с плазмой. Изначально они летят по почти прямой траектории, затем меняют направление и постепенно растворяются в общем потоке вещества. В некоторых областях скорость движения плазмы достигала примерно 299 тысяч километров в секунду, что составляет около 99,7 процента скорости света. При этом скорость перемещения скоплений оказалась сопоставимой со скоростью основного потока.

Полученная картина не согласуется с ранее существовавшими представлениями о том, что скопления возникают вследствие мощных ударных волн, распространяющихся через плазму. Поляризация радиоизлучения также не подтвердила эту гипотезу: вблизи скоплений не было обнаружено изменений, которые можно было бы ожидать при наличии сильных ударных волн.

Следовательно, вероятнее всего, наблюдаемые скопления представляют собой участки джета, где происходит усиление магнитного поля и увеличение интенсивности излучения, при этом они движутся в унисон с основным потоком вещества. На данный момент этот вывод распространяется только на блазар 3C 345. При этом астрономы не исключают возможности существования ударных волн в других джетах.

В то же время результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature, продемонстрировали возможность применения kine для изучения данных за длительный период наблюдений других активных галактик. В случае подтверждения аналогичных результатов и для них, исследователям, скорее всего, потребуется переосмыслить понимание природы ярких скоплений вещества и роли ударных волн в процессе их формирования.