Как ученые заглядывают в турбулентную «воронку» M87*? Новые наблюдения аккреционного потока черной дыры

Вы когда-нибудь задумывались, что творится вокруг черной дыры? Не той, что красуется на картинках учебников, а настоящей, живой, с бушующими потоками вещества? Что ж, ученые из коллаборации «Телескоп горизонта событий» (EHT) сделали еще один шаг к разгадке этой космической тайны, и результаты, честно говоря, впечатляют. Их работа, опубликованная в журнале Astronomy & Astrophysics, открывает нам глаза на динамику аккреционного потока вокруг сверхмассивной черной дыры M87*, расположенной в центре галактики Мессье 87.

Два взгляда, одна черная дыра

Исследователи объединили данные, полученные в 2017 и 2018 годах. Зачем так? Ну, представьте, что вы смотрите на ураган: один снимок покажет вам лишь часть картины, а два — позволят увидеть, как он движется и меняется. Так же и с черными дырами. Наблюдения за M87* в разные моменты времени дали ученым возможность изучить её аккреционный поток — то самое турбулентное «облако» газа и пыли, закручивающееся в смертельной спирали перед тем, как бесследно исчезнуть за горизонтом событий.

Эти наблюдения стали возможны благодаря EHT, глобальной сети радиотелескопов, которые работают как один огромный инструмент. А знаете что? Их разрешение настолько велико, что мы фактически можем видеть «тень» черной дыры — область, из которой даже свет не может выбраться.

Больше данных — больше ясности

Особенностью этого исследования является использование расширенного набора симуляций, в три раза больше предыдущих. И тут, знаете, дело не просто в количестве. Чем больше данных, тем точнее и надежнее модель, описывающая процессы вокруг M87*. Эти симуляции, разработанные, в том числе, при участии Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR), позволяют ученым более детально рассмотреть, как плазма движется и ведет себя вблизи черной дыры.

Что же они увидели? Ну, во-первых, подтвердилось существование яркого кольца, которое было впервые зафиксировано в 2017 году. Оно имеет диаметр около 43 микросекунд дуги, что соответствует предсказаниям для черной дыры с массой около 6,5 миллиардов масс Солнца.

Спиральное движение и загадка вращения

Самое интересное, что кольцо не статично: его самая яркая часть смещается примерно на 30 градусов против часовой стрелки. И здесь начинается самое захватывающее. Это смещение происходит из-за турбулентности аккреционного диска, но в каком направлении движется газ — по вращению черной дыры или против? Анализ данных показал, что наиболее вероятно, что газ закручивается против направления вращения черной дыры. Это, знаете ли, нетривиальный факт, который добавляет интриги в понимание механики аккреции.

Здесь стоит немного отвлечься и сказать, что аккреция — это, по сути, «питание» черной дыры. Вещество спирально падает в нее, и при этом излучает энергию, которую мы и наблюдаем. Именно благодаря этому излучению ученые могут вообще изучать эти объекты.

Совместный танец: EHT и GMVA

А ведь это еще не все! Исследования EHT прекрасно дополняются данными от Глобальной миллиметровой VLBI-решётки (GMVA), которая наблюдала M87* на другой длине волны. Комбинируя данные из обоих источников, ученые получили более полную картину происходящего. Знаете, это как смотреть на трехмерную модель, собранную из разных ракурсов.

Что дальше?

Исследование не останавливается на достигнутом. Ученые продолжают анализировать данные EHT за 2021 и 2022 годы, и эти данные, как ожидается, дадут еще более точную картину происходящего. Они надеются получить не только более точные значения, но и глубже понять механизмы, управляющие турбулентным потоком вокруг M87*.

В конце концов, всё это, честно говоря, показывает, как совместные усилия, передовые технологии и упорный труд позволяют нам постепенно разгадывать загадки Вселенной. И, может быть, когда-нибудь мы полностью поймем все тонкости поведения черных дыр — этих самых необычных объектов в космосе. А пока — продолжаем наблюдать и задавать вопросы. Ведь именно в этом и заключается настоящая наука, не так ли?