RU UA
1

Ученые показали первое изображение энергетического луча, вырывающегося из черной дыры

Наука 10:37 - 28 апреля 2023

Данные из этого изображения подтверждают некоторые давние важные догадки астрофизиков

Черная дыра выбрасывает потоки плазмы

Художественная иллюстрация космических струй вокруг черной дыры M87* на основе новых данных/Фото: S. Dagnello/NRAO/AUI/NSF

Ученые впервые показали снимок энергетического луча, вырывающегося из недр черной дыры. Хотя это не самый детальный снимок, но он предоставляет исследователям кучу новых данных о принципе работы этих самых загадочных объектов в космосе.

Детали

Впервые ученым удалось зафиксировать источник колоссальной струи плазмы, вылетающей в космос с края сверхмассивной черной дыры M87*. Это также первый случай, когда мы видим тень черной дыры и ее струю вместе на одном изображении. Это фото должно помочь астрономам понять, как эти гигантские потоки плазмы генерируются. Ру-Сен Лу из Шанхайской астрономической обсерватории в Китае отмечает:

Мы знаем, что струи выбрасываются из области, окружающей черные дыры, но мы все еще не до конца понимаем, как это на самом деле происходит. Чтобы изучить это напрямую, нам нужно наблюдать происхождение струи как можно ближе к черной дыре.

Черные дыры известны тем, что не излучают ничего, что человечество могло бы обнаружить. Они настолько плотные, что пространство-время фактически деформируется в замкнутую сферу вокруг них, поэтому ни одна скорость во Вселенной не достаточна для достижения "скорости" побега из черной дыры. Но пространство за пределами этой сферы, известное как горизонт событий – это другое дело.

Здесь область крайностей, где царит гравитация. Любой материал поблизости попадает в ловушку и присоединяется к яркому диску космического материала, который впадает в черную дыру, как вода в канализацию. Трение и сила тяжести нагревают этот материал, заставляя его светиться. Это заметно на известном первом изображении черной дыры M87*, опубликованном в 2019 году.

Улучшенный первый снимок черной дыры M87*, на котором видны поляризованные лучи

Но не весь материал безизбежно попадает за горизонт событий. Какая-то часть скользит по краю горизонта событий перед тем, как быть запущенной в космос из полярных областей черной дыры, образуя струи, которые могут двигаться со значительным процентом скорости света и преодолевать огромные расстояния в межзвездном пространстве.

Астрономы считают, что этот материал отклоняется от внутреннего края диска вдоль линии магнитного поля за пределы горизонта событий. Эти линии магнитного поля ускоряют частицы так, что, когда они достигают полюсов, они с большой скоростью вылетают в космос.

Ранее ученые знали достаточно мало деталей об этих энергетических потоках. Известно, что M87* имеет струю, достигающую 100 000 световых лет в радиоволнах, примерно равной диаметру нашей галактики. Поэтому в 2018 году астрономы использовали мощные радиотелескопы, объединенные в глобальную mm-VLBI-матрицу (GMVA), чтобы проверить, смогут ли они подробно зафиксировать регион, из которого вылетают энергетические потоки. Ру-Сен Лу отмечает:

М87* наблюдали на протяжении многих десятилетий и 100 лет назад мы знали, что струя была там, но мы не могли поставить ее в контекст. Благодаря GMVA, включая первоклассные инструменты в NRAO и GBO, мы наблюдаем на более низкой частоте, поэтому мы видим больше деталей.

Галактика M87 расположена на расстоянии примерно 55 миллионов световых лет от нас и содержит сверхмассивную черную дыру, масса которой примерно в 6,5 миллиарда раз превышает массу Солнца, активно накапливая вещество с диска вокруг нее. Изображение, сделанное EHT и опубликованное в 2019 году, впервые показало тень этой черной дыры – темную область посреди сияющего кольца материала, искаженного гравитационной кривизной пространства-времени.

Зображення, зроблене телескопом EHT й опубліковане у 2019 році

Новое изображение показывает более широкую область пространства, чем изображение EHT. Оно показывает, что размер плазмы вокруг M87* гораздо больше, чем мы видим на изображении EHT, в дополнение к источнику струи. Астроном Тони Минтер из Национальной радиоастрономической обсерватории отмечает:

Оригинальное EHT-изображение показало лишь часть аккреционного диска, окружающего центр черной дыры. Изменив длину волны наблюдения с 1,3 миллиметра до 3,5 миллиметра, мы можем увидеть больше аккреционного диска, а теперь и струю одновременно. Это показало, что кольцо вокруг черной дыры на 50 процентов больше, чем мы считали раньше.

Новое изображение также предоставило новую информацию о том, как поток запускается из области космоса вокруг черной дыры, подтверждая, что линии магнитного поля действительно играют решающую роль в выбрасывании материала для запуска в виде струй. Но они действуют не сами. От диска выходит мощный ветер, питающийся давлением излучения. Этот ветер, как видно на изображении, способствует созданию струи M87.

Новое изображение, показывающее генерацию струи, а также тень и кольцо вокруг черной дыры. Фото: R.-S. Lu/SHAO, E. Ros/MPIfR, S. Dagnello/NRAO/AUI/NSF

Это довольно значительный прорыв в науке о черных дырах, но исследователям все еще много неизвестно. Астроном Эдуардо Росс из Института радиоастрономии Макса Планка в Германии подчеркивает:

Мы планируем наблюдать область вокруг черной дыры в центре M87 на разных длинах радиоволн, чтобы дальше изучать излучение струи. Ближайшие годы будут увлекательными, поскольку мы сможем больше узнать о том, что происходит вблизи одной из самых загадочных областей во Вселенной.

Ранее астрономы нашли планету TOI-700e размером с нашу. На ней скорее всего есть вода и, возможно, жизнь.

Источник: Science Alert

Не пропустите интересное!

Подписывайтесь на наши каналы и читайте новости в удобном формате!

ГЛАВНОЕ ЗА СЕГОДНЯ
Больше новостей