С помощью сети радиотелескопов Event Horizon Telescope (EHT) астрономы проследили космический поток длиной в 3000 световых лет до его источника — сверхмассивной черной дыры M87*. Эта черная дыра, впервые запечатленная человечеством на историческом снимке 2017 года и опубликованная в 2019-м, теперь раскрывает новые детали своего мощного джета — струи частиц, движущихся почти со скоростью света. Результаты наблюдений опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
M87* — гигант среди черных дыр
M87* находится в центре галактики М87, примерно в 55 миллионах световых лет от Земли. Масса черной дыры составляет около 6,5 миллиардов солнечных, что делает ее в тысячи раз массивнее, чем Стрелец A* в центре Млечного пути. В отличие от «спокойных» черных дыр, M87* активно поглощает газ и пыль, выбрасывая гигантские джеты из полюсов. Однако точный механизм их формирования до сих пор оставался загадкой.
«Это исследование — первый шаг к тому, чтобы связать теоретические представления о запуске струи с прямыми наблюдениями. Определение источника джета и его связи с тенью черной дыры добавляет ключевой элемент к головоломке», — отметил Саурабх из Института радиоастрономии им. Макса Планка (MPIfR).
Новые наблюдения и методика
Команда EHT провела новые наблюдения M87* с использованием метода интерферометрии со сверхдлинными базами (VLBI). Он позволяет получать детальные изображения областей вокруг черной дыры, включая светящееся кольцо из сверхгорячей материи, видимое на снимке 2019 года. Это кольцо, иногда называемое «тенью» черной дыры, теперь удалось связать с основанием джета.
Компьютерное моделирование показало, что радиосигнал, появившийся в наблюдениях 2021 года и отсутствовавший ранее, исходит из очень небольшой области рядом с черной дырой — на расстоянии менее одной десятой светового года. Именно в этой точке, по всей видимости, зарождается южная часть струи вещества, которую астрономы видят в радиоволнах
«Мы долго наблюдали внутреннюю часть джета M87 с помощью глобальных VLBI-экспериментов и в 2019 году впервые смогли разглядеть тень черной дыры. Теперь, соединяя данные разных частот, мы постепенно приближаемся к пониманию того, как формируется джет», — рассказал Хендрик Мюллер из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).
Что это значит для науки
Связь между светящимся кольцом вокруг черной дыры и джетом позволила ученым впервые достаточно точно определить место, где эта струя начинает формироваться. Речь идет о области вблизи самой черной дыры, где раскаленная материя вращается, частично падает внутрь, а частично выбрасывается наружу вдоль оси вращения.
Этот процесс называют «центральным двигателем» черной дыры. Он включает падение газа, его сильный разогрев и работу магнитных полей, которые направляют часть вещества в узкий поток, устремляющийся в космос почти со скоростью света.
Чтобы представить масштаб, можно провести земную аналогию: если бы на Земле существовал источник, способный непрерывно выбрасывать материю на тысячи километров, это было бы событие планетарного уровня. В случае M87* подобная струя растягивается уже на тысячи световых лет, влияя на целую галактику.
Команда EHT намерена продолжить наблюдения M87*, чтобы получить еще более детальные снимки джета и его основания. Эти данные помогут понять, как сверхмассивные черные дыры формируют окружающую среду и влияют на развитие галактик.