|
Изучение физики плазмы черных дыр
|
|
|
|
Первое в истории изображение черной дыры — светящейся кольцеобразной структуры в центре галактики M87 — было представлено миру в 2019 году, что стало знаменательным событием. Теперь исследователи сделали следующий большой шаг — перейдя от простого получения изображения черной дыры к пониманию ее физики с помощью двухчастотных изображений.
|
|
|
|
Исследование проводили ученые Шанхайской астрономической обсерватории (ШАО) Китайской академии наук (КАН) совместно с международными коллегами. Они объединили изображения в масштабе горизонта событий, полученные в 2018 году с помощью телескопа Event Horizon Telescope и глобальной миллиметровой интерферометрической сети с очень длинной базой (VLBI) на двух частотах — 1,3 мм и 3,5 мм.
|
|
|
|
Проведя первое в своем роде двухчастотное спектральное исследование, исследователи создали пространственно разрешенную карту спектрального индекса в масштабах горизонта событий и показали, как спектральный индекс изменяется с расстоянием от черной дыры. Это позволило им определить физические условия плазмы вокруг черной дыры и процессы, генерирующие наблюдаемое излучение. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
|
|
|
Результаты показывают, что свойства излучения вокруг черной дыры систематически изменяются с расстоянием, что подтверждается пространственным распределением спектрального индекса. В самой внутренней области спектральный индекс положителен и слегка увеличивается с радиусом, что указывает на то, что излучение по-прежнему значительно подвержено влиянию синхротронного самопоглощения. Дальше от черной дыры спектральный индекс уменьшается и изменяется от положительных к отрицательным значениям, что указывает на переход к более оптически тонкому режиму излучения.
|
|
|
|
Примечательно, что этот переход происходит на расстоянии около 30 мкс от черной дыры, что согласуется с радиусом кольцеобразной структуры, наблюдаемой на длине волны 3,5 мм. Этот результат предполагает, что кольцеобразная структура, наблюдаемая на изображениях черной дыры, является не просто особенностью морфологии излучения, а тесно связана с физическим состоянием плазмы вблизи горизонта событий.
|
|
|
|
«Получив первое пространственно разрешенное распределение спектрального индекса черной дыры M87, мы можем количественно охарактеризовать, как изменяются свойства излучения в области, окружающей черную дыру», — сказал доктор Чжао Шаньшань, научный сотрудник SHAO и первый автор исследования. «Это позволяет нам напрямую исследовать, как свойства плазмы изменяются в масштабах горизонта, и дает новые подсказки для понимания аккреционных потоков и образования джетов».
|
|
Более четкие изображения на большем количестве частот
|
|
|
|
По словам исследователей, дальнейшее развитие миллиметровой VLBI позволит проводить наблюдения на большем количестве частот с более высокой чувствительностью и возможностями получения изображений с временным разрешением. Эти улучшения предоставят гораздо более полную информацию об аккреции черных дыр, образовании джетов и процессах излучения в сильных гравитационных полях, еще больше углубляя наше понимание экстремальных условий, окружающих черные дыры.
|
|
|
|
Доктор Лу Русен, научный сотрудник SHAO и ведущий автор исследования, отметил, что многочастотная съемка в масштабе горизонта позволит проводить более точные исследования аккреции черных дыр, образования джетов и гравитации сильного поля, разделяя эффекты физики плазмы и гравитационные сигналы на изображениях черных дыр.
|
|
|
|
Источник
|
