Новый анализ черной дыры показывает колеблющуюся тень возле горизонта событий

В 2019 году коллаборация Event Horizon Telescope Collaboration предоставила первое изображение черной дыры, на котором была представлена M87 * – сверхмассивный объект в центре галактики M87.

Теперь ученые использовала уроки, извлеченные в прошлом году, для анализа наборов архивных данных за 2009-2013 годы, некоторые из которых ранее не публиковались.

показывает поведение изображения черной дыры на протяжении нескольких лет, что указывает на постоянство теневой особенности в виде полумесяца, но также и на изменение ее ориентации – полумесяц колеблется. Полные результаты опубликованы в The Astrophysical Journal.

Event Horizon – это не единичный телескоп, а глобальное партнерство телескопов, включая Южнополярный телескоп под руководством Калифорнийского университета в Чикаго, который выполняет синхронизированные наблюдения с использованием метода интерферометрии со сверхдлинной базой. Вместе они образуют виртуальный телескоп размером с Землю, обеспечивая исключительно высокое разрешение изображения.

«Благодаря невероятному угловому разрешению телескопа Event Horizon мы могли бы легко наблюдать за игрой в бильярд на Луне!», – сказал Мацек Вильгус, астроном из Центра астрофизики Гарвардского института, научный сотрудник инициативы «» и ведущий автор новой статьи.

«В прошлом году мы видели изображение тени черной дыры, состоящее из яркого полумесяца, образованного горячей плазмой, вращающейся вокруг M87 *, и темной центральной части, где, как мы ожидаем, будет горизонт событий черной дыры», – сказал Вильгус.

«Но эти результаты были основаны только на наблюдениях, проведенных в течение одной недели в апреле 2017 года, что слишком мало, чтобы увидеть много изменений».

Но с 2009 по 2013 год исследователи получали данные о M87 * с первых телескопов до того, как к нему присоединился полный набор телескопов. Они могли коснуться этих данных, чтобы узнать, изменились ли размер и ориентация полумесяца.

Наблюдения 2009-2013 гг. содержат гораздо меньше данных, чем наблюдения 2017 г., что делает невозможным создание изображения. Вместо этого команда EHT использовала статистическое моделирование, чтобы изучить изменения внешнего вида M87 * с течением времени.

Расширяя анализ до наблюдений на 2009-2017 гг., ученые показали, что M87 * соответствует теоретическим ожиданиям. Диаметр тени черной дыры остался в соответствии с предсказанием общей теории относительности Эйнштейна для черной дыры массой 6,5 миллиардов солнечных масс.

Но в то время как диаметр полумесяца оставался неизменным, команда EHT обнаружила, что данные скрывают сюрприз: кольцо качается, а это означает новые возможности для ученых.

Впервые они могут получить представление о динамической структуре аккреционного потока так близко к горизонту событий черной дыры, в условиях экстремальной гравитации. Изучение этой области является ключом к пониманию таких явлений, как возникновение релятивистских струй и позволит ученым сформулировать новые проверки общей теории относительности.

, падающий на черную дыру, нагревается до миллиардов градусов, ионизируется и становится турбулентным в присутствии магнитных полей.

Год из жизни M87
Год из жизни M87 *, сверхмассивной черной дыры в галактике M87.
В первой части показано сложное моделирование горячего вещества, вращающегося вокруг черной дыры, с использованием математики общей теории относительности и поведения плазмы.
Через 92 дня модели становятся размытыми, чтобы показать, как это будет выглядеть через телескоп Event Horizon. Появившаяся серая полоса указывает на среднее положение ярких точек в кольце.
Масштабная линейка показывает 40 микросекунд, очень маленький угол на небе; кольцо имеет диаметр около 100 миллиардов километров и находится в 55 миллионах световых лет от Земли. © M. Wielgus and the EHT Collaboration

«Поскольку поток материи является турбулентным, кажется, что серп со временем колеблется», – сказал Вильгус. «На самом деле, мы видим здесь довольно много вариаций, и не все теоретические модели аккреции допускают такое сильное колебание. Это означает, что мы можем начать исключать некоторые из моделей, основанных на наблюдаемой динамике источника».

«Эти эксперименты с ранней EHT предоставляют нам кладезь долгосрочных наблюдений, с которыми современная EHT, даже с ее замечательными возможностями визуализации, не может сравниться», – сказал Шеп Доулман, директор-основатель EHT.

«Когда мы впервые измерили размер M87 в 2009 году, мы не могли предвидеть, что это даст нам первое представление о динамике черной дыры. Если вы хотите увидеть, как черная дыра эволюционирует в течение десятилетия, ничто не заменит наличие десятилетие данных”.

Ученые уже работают над анализом данных наблюдений 2018 года, полученных с помощью дополнительного телескопа, расположенного в Гренландии. В 2021 году они планируют наблюдения еще на двух участках, что обеспечит исключительное качество изображений.


Maciek Wielgus et al. Monitoring the Morphology of M87* in 2009–2017 with the Event Horizon Telescope, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/abac0d

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

5 1 голос
Рейтинг
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Share via
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: