В 2019 году коллаборация Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий) предоставила 1-ое в истории изображение темной дыры M87* – сверхмассивного объекта в центре галактики M87. Сейчас команда EHT проанализировала наборы архивных данных с 2009 по 2013 год, некие из которых ранее не публиковались. Анализ указывает поведение темной дыры в протяжении пары лет, в том числе всепостоянство тени в виде полумесяца, также изменение ее ориентации – кажется, что «серп» колеблется. Полные результаты наблюдений размещены в The Astrophysical Journal.
EHT – это глобальный массив телескопов, выполняющих синхронизированные наблюдения с внедрением способа интерферометрии с весьма длинноватой базой (VLBI). Совместно они образуют виртуальную радиотарелку размером с Землю, обеспечивая только высочайшее разрешение изображений.
Фото сверхмассивной темной дыры в галактике Messier 87. Credit: Event Horizon Telescope
«Благодаря невероятному угловому разрешению EHT мы могли бы следить за бильярдной игрой на Луне и не терять счет!» – заявил ведущий создатель исследования Мацек Вильгус, астролог из Центра астрофизики Гарвард-Смитсоновского института (США).
Темная дыра M87* наблюдалась при помощи первых прототипов EHT, телескопы которых были размещены в 3-х географических точках в 2009–2012 годах и в 4 точках в 2013 году. В 2017 году EHT достигнул зрелости с телескопами, расположенными в 5 разных местах по всему миру.
«В прошедшем году мы узрели тень темной дыры, состоящую из броского полумесяца, образованного жаркой плазмой, вращающейся вокруг M87 *, и черной центральной части, где и находится ее горизонт событий. Но эти результаты были основаны лишь на наблюдениях, проведенных в течение недельки в апреле 2017 года, что очень не достаточно для оценки конфигураций. На базе прошлогодних результатов мы задали последующие вопросцы: согласуется ли морфология полумесяца с архивными данными; указывают ли архивы на аналогичный размер и ориентацию тени М87* в пространстве», – докладывает Мацек Вильгус.
Телескопы, участвующие в EHT-наблюдениях за темной дырой в центре галактики Messier 87. Credit: M. Wielgus, D. Pesce & the EHT Collaboration
Наблюдения 2009-2013 годов содержат еще меньше данных, чем наблюдения 2017 года, что делает неосуществимым создание изображения. Заместо этого команда EHT употребляла статистическое моделирование, чтоб изучить конфигурации наружного вида M87* со временем. Хотя при построении изображений не делается никаких догадок о морфологии источника, при моделировании данные сравниваются с семейством геометрических шаблонов, в этом случае с кольцами неоднородной яркости. Потом употребляется статистическая структура, чтоб найти, согласуются ли данные с таковыми моделями, и отыскать более пригодные характеристики модели.
Ученые проявили, что M87* соответствует теоретическим ожиданиям. Поперечник тени темной дыры остался в согласовании с пророчеством Общей теории относительности Эйнштейна для темной дыры с массой 6,5 млрд масс Солнца.
«В этом исследовании мы показываем, что общая морфология либо наличие асимметричного кольца, быстрее всего, сохраняется в течение пары лет. Всепостоянство в протяжении шагов наблюдений присваивает нам уверенность в природе M87* и происхождении ее тени», – разъясняет участник проекта Кадзу Акияма, научный сотрудник Государственной радиоастрономической обсерватории (NRAO).
Иллюстрация указывает соответствие измеренного поперечника кольца и колебания ориентации. Лишь данные 2017 года владеют достаточным качеством для построения изображений, в то время как для наиболее ранешних наблюдений применена кольцевая модель. Credit: M. Wielgus & the EHT Collaboration
Но хотя поперечник полумесяца оставался постоянным, команда EHT нашла, что данные скрывают большенный сюрприз для астрофизиков: кольцо колеблется. В первый раз ученые могут следить динамическую структуру аккреционного потока так близко к горизонту событий темной дыры в критериях экстремальной гравитации. Исследование данной для нас области является ключом к осознанию таковых явлений, как пуск релятивистских джетов, и дозволит ученым сконструировать новейшие проверки Общей теории относительности.
«Газ, падающий на черную дыру, греется до млрд градусов, ионизируется и становится турбулентным в присутствии магнитных полей. Из-за этого кажется, что серп с течением времени колеблется. По сути, мы лицезреем тут достаточно много вариантов, и не все теоретические модели аккреции допускают такое мощное качание. Это значит, что мы можем начать исключать некие из моделей, основываясь на наблюдаемой динамике источника», – произнес Вильгус.