Первое в истории изображение тени черной дыры было недавно улучшено искусственным интеллектом. Получилась красивая картинка, но большая история была еще впереди. Уточнение снимков, сделанных пять лет назад, впервые позволило нам увидеть релятивистские струи, выбрасываемые черной дырой, одновременно с самой тенью.
Хотя черные дыры настолько сильно изменяют пространство-время, что даже свет не может от них убежать, они далеки от тех скрытых угроз, которые представлялись всего несколько десятилетий назад. Вместо этого сверхмассивные черные дыры в центре галактик окружены огромными аккреционными дисками из вихревого материала звезд, которые они расчленили. Они также создают колоссальные струи (джеты) перпендикулярно диску, ускоряя заряженные частицы до скорости, близкой к скорости света, и их движение испускает высокоэнергетические фотоны, настолько яркие, что они могут затмить всю галактику, из которой они исходят.
Художники уже много лет рисуют изображения черных дыр, подчеркивая эти особенности, как, например, на обложке для этой статьи, но запечатлеть реальное явление – совсем другое дело. Однако, объединив наблюдения с Глобального миллиметрового VLBI массива, Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива и Гренландского телескопа, астрономы именно это и сделали.
Хотя о существовании подобных струй известно уже не одно десятилетие, физика их возникновения до сих пор плохо изучена, и международная команда, опубликовавшая это первое в своем роде изображение, надеется, что их работа поможет решить эту проблему.
“Мы знаем, что джеты выбрасываются из области, окружающей черные дыры, – сказал в своем заявлении доктор Ру-Сен Лу из Шанхайской астрономической обсерватории, – но мы все еще не до конца понимаем, как это происходит. Чтобы изучить это напрямую, нам необходимо наблюдать за происхождением струи как можно ближе к черной дыре”.
Авторы использовали 3,5-миллиметровые радиоволны, чтобы увидеть струю и тень вместе, а не 1,3-миллиметровые волны, использованные для оригинального изображения тени. Помимо обнаружения джетов, более длинные волны позволили увидеть кольцо, которое примерно на 50 процентов больше, чем то, которое было видно при 1,3 мм. Это все равно, что видеть объект только в синем свете, а затем наблюдать его в красном и обнаружить, что он гораздо больше”.
Телескопы, используемые для этого проекта, расположены в Северной Америке и Европе, Южной Америке и Гренландии соответственно. Расстояние между антеннами позволяет получить разрешение, равное тому, как если бы вся планета была одной большой радиотарелкой.
Для неподготовленного глаза это может выглядеть нечетко, но астрономы видят основание струи, соединяющейся с аккреционным диском вокруг M87, фотогеничной сверхмассивной черной дыры в центре галактики Messier 87, расположенной на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас. На изображении видны две яркие области, связанные со струями, направленными в противоположные стороны. “Вблизи черной дыры эмиссионный профиль области запуска джета шире, чем ожидаемый профиль джета, движимого черной дырой, что указывает на возможное присутствие потока, связанного с аккреционным потоком”, – отмечается в статье.
M87 была выбрана для этого грандиозного исследования, а также как объект того первого знаменитого изображения, потому что она одновременно близка (по межгалактическим стандартам, конечно) и очень велика, с массой в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца. Стрелец А*, вторая черная дыра, которая будет запечатлена, находится гораздо ближе, в центре нашей собственной галактики, но имеет массу в тысячу раз меньше, а также скрыта большим количеством пыли.
Будущие проекты вновь объединят телескопы с разных континентов для изучения M87 на других длинах волн. “Ближайшие годы будут захватывающими, поскольку мы сможем больше узнать о том, что происходит вблизи одного из самых загадочных регионов Вселенной”, – сказал профессор Эдуардо Рос из Института радиоастрономии имени Макса Планка. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Читайте также: Огромная черная дыра каждую секунду поглощает пространство размером с Землю