|
Исследование сверхмассивной черной дыры M87
|
|
|
|
Некоторые галактики выбрасывают мощные потоки заряженных частиц — джеты — из своих центров в космос. Ярко выраженный сгусток Мессье 87 (M87) в созвездии Девы виден на расстоянии 3000 световых лет и может наблюдаться во всем электромагнитном спектре. Он питается от центрального двигателя - сверхмассивной черной дыры в центре галактики, масса которой примерно в 6 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца. Точное местоположение вокруг черной дыры, откуда исходят струи, до сих пор неизвестно.
|
|
|
|
Используя наблюдения телескопа Event Horizon Telescope (EHT) за 2021 год, международная исследовательская группа во главе с Саурабом (Институт радиоастрономии Макса Планка, MPIfR), Хендриком Мюллером (Национальная радиоастрономическая обсерватория, NRAO) и Себастьяно фон Фелленбергом (ранее работавший в MPIfR, в настоящее время в Канадском институте теоретической астрофизики, CITA) обнаружил первые намеки на реактивную базу в M87. Их результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
|
|
|
|
M87*, сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87, находится на расстоянии около 55 миллионов световых лет (5*10^20 километров) от Земли. В 2019 году первые снимки его тени и светящегося кольца горячего газа вокруг него облетели весь мир. Чтобы рассмотреть эти структуры, радиотелескопы по всему миру должны быть объединены в единый виртуальный телескоп, такой как EHT. Этот метод называется интерферометрией со сверхдлинной базовой линией (VLBI).
|
|
|
|
|
|
|
Изображения, полученные таким образом, чувствительны к излучению в различных масштабах, в зависимости от расстояний между телескопами (исходных линий): при длине исходных линий в несколько тысяч километров могут быть изображены мельчайшие структуры, такие как светящееся кольцо, вокруг M87*. С другой стороны, короткие исходные линии в несколько сотен метров показывают излучение, исходящее от гораздо больших пространственных масштабов в M87 (расширенной струе), но не позволяют разглядеть детали вблизи черной дыры.
|
|
|
|
Важным связующим звеном являются промежуточные исходные линии протяженностью от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Они могут быть использованы для установления связи между материалом вокруг черной дыры и струей. Именно эти промежуточные исходные линии позволили исследовательской группе определить вероятное местоположение основания струи.
|
|
|
|
"Это исследование представляет собой первый шаг к объединению теоретических представлений о запуске реактивных двигателей с непосредственными наблюдениями. Определение того, откуда может исходить струя и как она соединяется с тенью черной дыры, добавляет ключевой элемент к головоломке и помогает лучше понять, как работает центральный двигатель", - объясняет Саурабх.
|
|
Решающее отличие
|
|
|
|
Исследователи нашли намеки на происхождение струи, сравнив измеренную интенсивность излучения в разных пространственных масштабах: на коротких и промежуточных исходных линиях измеренная интенсивность выше, чем на длинных исходных линиях. Это указывает на то, что то, что наблюдается на длинных исходных линиях — светящееся кольцо горячего газа вокруг черной дыры — не является единственной причиной обнаруженного радиоизлучения. Вместо этого текущие данные показывают, что часть недостающего излучения фиксируется на промежуточных исходных линиях. Одним из возможных вариантов является струя, которая еще не наблюдалась на радиочастоте 230 Гигагерц (ГГц) с помощью EHT.
|
|
|
|
В наблюдениях EHT за 2017 и 2018 годы отсутствовали промежуточные исходные данные для ее обнаружения. Однако, благодаря недавно опубликованным данным, команда Саурабха смогла показать с помощью многочисленных модельных расчетов, что часть отсутствующего излучения может быть лучше всего объяснена наличием дополнительной компактной области.
|
|
|
|
С нашей точки зрения, эта область находится примерно в 0,09 световых годах от M87* и связана с основанием струи. Положение региона, по-видимому, совпадает с южным рукавом радиоволны, обнаруженной на другой частоте (86 ГГц) в 2018 году.
|
|
|
|
"Мы наблюдали внутреннюю часть струи M87 с помощью глобальных РСДБ-экспериментов в течение многих лет со все возрастающим разрешением, и, наконец, в 2019 году нам удалось зафиксировать тень черной дыры. Удивительно видеть, что мы постепенно продвигаемся к объединению этих прорывных наблюдений на нескольких частотах и составлению полной картины региона запуска реактивных двигателей", - говорит Мюллер.
|
|
|
|
Текущее исследование показывает, что эти интересные структуры вокруг M87* становятся видимыми на радиочастотах 230 ГГц с промежуточными базовыми значениями. Однако для дальнейшего уточнения морфологии струи потребуются дальнейшие наблюдения с помощью EHT. Затем эти наблюдения позволят не только определить такие структуры, как основание струи, но и получить их изображение.
|
|
|
|
Это открывает новые возможности для изучения непосредственного окружения сверхмассивных черных дыр и проверки теорий физики черных дыр. "Новые данные наблюдений, которые в настоящее время сопоставляются и калибруются при поддержке MPIfR, вскоре будут использованы Большим миллиметровым телескопом в Мексике. Это позволит получить еще более четкое представление о районе запуска реактивных двигателей в пределах досягаемости", - говорит фон Фелленберг.
|
|
|
|
Источник
|
