Астрономы получили важные новые наблюдения за сверхмассивной чёрной дырой M87* — именно ту, чья «тень» впервые в истории была зафиксирована на снимке в 2019 году. Новые данные показывают, откуда именно в окрестностях этой чёрной дыры возникает гигантский релятивистский джет — поток частиц, простирающийся почти на 3000 световых лет и движущийся со скоростью, близкой к скорости света. Это наблюдение проливает новый свет на процессы, происходящие вблизи горизонта событий чёрных дыр и связанные с их огромной энергией.
М87* — сверхмассивный «монстр» в центре галактики
Чёрная дыра M87* находится в центре огромной эллиптической галактики Messier 87 (M87), расположенной примерно в 55 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. Масса этого объекта оценивается как около 6,5 миллиарда масс Солнца, что делает его одним из самых массивных чёрных дыр, известных астрономам.
В 2017 году международный проект Event Horizon Telescope (EHT) получил первые изображения «тени» этой чёрной дыры, что стало выдающимся достижением современной астрономии.
Космический джет: откуда он появляется
Одной из характерных особенностей M87* является мощный релятвистский джет — струя заряженных частиц, выбрасываемая из окрестности чёрной дыры перпендикулярно плоскости её аккреционного диска. Этот джет можно наблюдать на расстоянии в тысячи световых лет от источника. Новое исследование установило прямую связь между видимым кольцом из раскалённого газа вокруг чёрной дыры (ее «тенью») и базой этого джета — местом, где он зарождается.
Чтобы добиться этого, астрономы проанализировали данные, собранные EHT в 2021 году с помощью метода интерферометрии с очень длинной базой (Very Long Baseline Interferometry, VLBI). Этот метод позволяет объединить наблюдения множества радиотелескопов по всему свету, создавая «виртуальный» телескоп размером с Землю и обеспечивая беспрецедентное разрешение.
Как был обнаружен источник джета
Ранее было известно о существовании джета у M87*, но точная точка его происхождения оставалась неясной. Новые данные показали, что:
- радиоизлучение, отсутствовавшее в наблюдениях 2017–2019 годов, появляется в более поздних 2021 наблюдениях;
- это излучение исходит из компактной зоны менее чем в 0,1 светового года от чёрной дыры;
- именно эта область, как считают учёные, является началом джета.
Это позволяет впервые связать структуру джета напрямую с объектом, окружающим чёрную дыру — с тем самым «сияющим кольцом» сверхгорячего газа, которое наблюдалось на историческом снимке.
Размеры и энергетика феномена
Джет M87* простирается на порядке 3000 световых лет — это расстояние, которое в 1000 раз превышает диаметр Млечного Пути, если привести его к масштабу нашей галактики. Он очень мощный и сохраняет свою структуру даже на таких масштабах, взаимодействуя с межгалактической средой.
Подобные релятивистские струи являются одним из самых энергичных феноменов во Вселенной. Они ускоряют частицы практически до скорости света и способны влиять на эволюцию галактик: от нагревания газа в межзвёздной среде до подавления или стимулирования звездообразования.
Что это означает для науки
Установление точки происхождения джета у M87* — это значимое достижение, потому что:
- позволяет проверять модели образования и ускорения джетов, которые прежде основывались преимущественно на теоретических выкладках;
- укрепляет понимание того, как гравитация чёрной дыры и магнитные поля взаимодействуют для запуска этих мощных потоков;
- открывает путь к новым наблюдениям, в том числе с более высоким разрешением, чтобы следить за динамикой джета в реальном времени.
Учёные планируют продолжить наблюдения при помощи EHT и других инструментов, чтобы со временем перейти от отдельных «снимков» к динамическим последовательностям — своеобразным «кино» процессов вокруг чёрной дыры.
Почему это важно для широкой публики
Чёрные дыры — объекты, где экстремальные гравитационные поля искривляют пространство и время — давно приковывают внимание публики. Понимание того, как они взаимодействуют с окружающей материей и как возникают космические джеты, помогает:
- лучше осознавать фундаментальные физические процессы в природе;
- развивать технологии высокоточного интерферометрического наблюдения;
- вдохновлять на новые исследования в астрофизике, космологии и физике частиц.
Итог
Астрономы впервые смогли связать гигантский космический джет длиной около 3000 световых лет с его точным источником в окрестностях сверхмассивной чёрной дыры M87*. Благодаря данным, собранным в 2021 году с помощью глобальной сети радиотелескопов EHT, удалось наметить базу джета у края «тени» чёрной дыры — то есть понять, откуда именно начинается мощный поток частиц. Это крупный шаг к разгадке механизмов запуска и ускорения джетов, а также к более глубокому пониманию поведения материи и энергии в экстремальных астрофизических условиях.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
