Астрономы впервые получили изображение черной дыры в центре галактики Мессье 87 (М87) и выбрасываемого из нее джета — мощной струи плазмы. Наблюдения проводились в 2018 году с помощью телескопов Глобального миллиметрового радиоинтерферометра со сверхдлинной базой (GMVA), Атакамской Большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки ALMA и Гренландского телескопа. Об исследовании сообщается в пресс-релизе Европейской южной обсерватории.
В центре большинства галактик находится сверхмассивная черная дыра. Хотя известно, что черные дыры поглощают материю в непосредственной близости от себя, они также могут выпускать мощные струи материи, выходящие за пределы галактик, в которых они находятся. Понимание того, как черные дыры создают такие огромные струи, было давней проблемой в астрономии. «Мы знаем, что струи выбрасываются из области, окружающей черные дыры, — говорит Жу-Сень Лу из Шанхайской астрономической обсерватории, — но мы до сих пор не до конца понимаем, как это происходит на самом деле. Чтобы изучить это напрямую, нам нужно наблюдать формирование джета как можно ближе к черной дыре».
Новое изображение, опубликованное 27 апреля, впервые показывает именно это: как основание джета соединяется с веществом, вращающимся вокруг сверхмассивной черной дыры. Галактика M87 расположена в 55 миллионах световых лет от нас и содержит черную дыру, которая в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца. Джет, который она выбрасывает, простирается как минимум на 1500 парсеков (4900 световых лет). 10 апреля 2019 года было опубликовано первое изображение этой черной дыры. Это изображение, сделанное с помощью Телескопа горизонта событий, стало первым снимком черной дыры в истории. Также предыдущие наблюдения позволили изучить область, близкую к джету, но теперь впервые и саму черную дыру, и джет смогли наблюдать вместе.
Новое изображение показывает струю, возникающую рядом с черной дырой, а также то, что ученые называют тенью черной дыры. Когда черная дыра погружена во вращающийся диск светящегося газа, вследствие гравитационного искривления света и его захвата горизонтом событий возникает кольцеобразная структура вокруг черной дыры — ее «тень». Новое изображение сделано в радиоизлучении с большей длиной волны, чем снимки, полученные ранее Телескопом горизонта событий: 3,5 мм вместо 1,3 мм. «На этой длине волны мы можем видеть, как джет выходит из эмиссионного кольца вокруг центральной сверхмассивной черной дыры», — говорит Томас Кричбаум из Института радиоастрономии Общества Макса Планка.
Размер кольца, наблюдаемого сетью GMVA, примерно на 50 % больше по сравнению с изображением, полученным Телескопом горизонта событий. «Чтобы понять физическое происхождение более крупного и толстого кольца, нам пришлось использовать компьютерное моделирование для проверки различных сценариев», — объясняет Кейити Асада из Академии Синика на Тайване. Результаты показывают, что новое изображение выявило больше материи, которая падает на черную дыру, чем то, что можно было бы наблюдать с помощью Телескопа горизонта событий. «Мы планируем наблюдать область вокруг черной дыры в центре M87 на разных радиоволнах для дальнейшего изучения формирования джета», — говорит Эдуардо Рос из Института радиоастрономии Общества Макса Планка. Это позволит ученым разобраться в сложных процессах, происходящих вблизи сверхмассивной черной дыры. «Ближайшие годы будут захватывающими, так как мы сможем больше узнать о том, что происходит рядом с одним из самых загадочных уголков Вселенной», — заключает Рос.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
