Снимки Event Horizon Telescope раскрыли происхождение джета чёрной дыры M87*

В 2019 году международная группа ученых проекта Event Horizon Telescope (EHT) совершила научный прорыв, впервые представив изображение сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики M87 на расстоянии около 55 миллионов световых лет от Земли. Объект M87* впечатляет не только своей массой, превышающей солнечную в 6,5 миллиарда раз, но и колоссальными выбросами заряженных частиц. Эти релятивистские струи, или джеты, вырываются из полюсов объекта на скоростях, сопоставимых со скоростью света, под воздействием экстремального гравитационного притяжения и стремительного осевого вращения.

Несмотря на успех первых снимков, вопрос о точной локации формирования джета вокруг M87* долгое время оставался открытым. Новое исследование, опирающееся на массив данных 2021 года, позволило определить местоположение основания этого потока. В реализации проекта были задействованы силы 300 специалистов из 60 ведущих научных институтов планеты.

Релятивистский выброс M87* простирается в космическом пространстве на 3 тысячи световых лет и фиксируется в различных диапазонах электромагнитного излучения. Применяемая в EHT технология интерферометрии со сверхдлинными базами (VLBI) объединяет мощности удаленных друг от друга радиотелескопов в единую сеть, что позволяет создавать сверхчеткие карты черной дыры и её окрестностей. Максимальные расстояния между антеннами помогают рассмотреть мельчайшие детали, в то время как более короткие дистанции фиксируют протяженные фрагменты джета, позволяя проследить путь материи от окрестностей черной дыры к самому выбросу.

Сравнение интенсивности радиосигналов на различных масштабах показало, что яркое кольцо раскаленного газа, запечатленное в 2019 году, — лишь часть сложной структуры. Обнаружение ранее «незамеченных» сигналов на промежуточных дистанциях интерферометра позволило ученым локализовать компактную область, которая, вероятнее всего, и является точкой запуска джета.

Этот участок находится на удалении около 0,09 светового года от центра M87* и совпадает с началом мощного потока. «В течение многих лет мы исследовали внутреннюю структуру джета M87 с помощью глобальных радиоинтерферометрических наблюдений, постепенно приближаясь к визуализации тени черной дыры. Сейчас мы вплотную подошли к воссозданию полной картины региона формирования выброса», — прокомментировал соавтор работы Хендрик Мюллер из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).

Интеграция данных VLBI с теоретическими моделями позволяет астрофизикам сопоставить эмпирические наблюдения с гипотезами о природе возникновения джетов. Текущая обработка данных, проходящая при поддержке Института радиоастрономии Общества Макса Планка в Германии, вскоре позволит подключить к сети Крупный миллиметровый телескоп в Мексике, что обеспечит еще более высокую детализацию снимков зоны запуска потока.

Дальнейшие этапы мониторинга позволят не только уточнить геометрию джета, но и визуализировать его внутреннюю структуру. Это откроет уникальные возможности для прямого изучения физических процессов вблизи сверхмассивных черных дыр и проверки фундаментальных законов физики в условиях запредельной гравитации.

Таким образом, свежее исследование коллаборации EHT стало фундаментальным шагом на пути к пониманию природы релятивистских выбросов и принципов работы «центрального двигателя», управляющего динамикой галактики M87.

Источник: iXBT