Представлено видео сверхмассивной черной дыры галактики Messier 87 — Ин-Спейс

Оно показывает эволюцию газового диска в течение одной недели.

Используя данные наблюдений международного проекта «Event Horizon Telescope» за сверхмассивной черной дырой в галактике Messier 87, астрономы реконструировали изменения, которые происходили в течение недели в ее непосредственном окружении. Результатом стал двухсекундный ролик, отображающий динамику газового диска вокруг гравитационного монстра и раскрывающий необнаруженные ранее структуры. Алгоритм обработки и выводы ученых описаны в журнале Nature Astronomy.

Представлено видео сверхмассивной черной дыры галактики Messier 87 - Ин-Спейс

2

Эволюция газового диска вокруг сверхмассивной черной дыры галактики Messier 87 в течение одной недели. Credit: MPA

Существование черных дыр следует из Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, считающейся сегодня стандартной теорией гравитации, неоднократно подтвержденной экспериментально. Они представляют собой области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света – фотоны. Другими словами, все, что подойдет слишком близко к черной дыре будет затянуто за горизонт событий и уже не сможет вырваться обратно.

Однако это теория, и до 2019 года черные дыры, а точнее их тени, не наблюдались напрямую. Проблема в том, что, несмотря на огромные массы, эти объекты не столь велики в размере, чтобы современные телескопы в одиночку могли их рассмотреть с разрешением, позволяющим разделить аккреционный диск, окружающий черную дыру, и горизонт событий.

Чтобы обойти эти технические ограничения несколько лет назад был дан старт проекту «Event Horizon Telescope» – коллаборации из 7 телескопов, распределенных по Земному шару, – важным результатом которого стал снимок тени центральной черной дыры в галактике Messier 87. Всего за 2017 и 2018 года выполнено около 60 часов наблюдений и собрано в общей сложности примерно 10 петабайт данных.

Представлено видео сверхмассивной черной дыры галактики Messier 87 - Ин-Спейс

Фотография сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87. Credit: Event Horizon Telescope

«Используя данные наблюдательной кампании нам удалось создать видео с изменениями в газовом диске и тени сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87. Учитывая, что для отдельных кадров в ролике данных меньше, чем для единого суммарного изображения, мы применили алгоритм, использующий теорию информационного поля. Он основан на теории вероятностей и на выходе дает не одно видео, а набор возможных. Различия в них показывают неопределенности, а их общее среднее значение – структуры, идентифицированные с высокой достоверностью», – пояснил Филипп Аррас, ведущий автор исследования из Института астрофизики им. Макса Планка (Германия).

Усредненное видео показывает, что распределение яркости газового диска вокруг сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87 немного меняется в течение недели. Ряд структур, которые видны на изображении коллаборации «Event Horizon Telescope», в нем не обнаружены и, вероятно, являются артефактами визуализации. Однако две светящиеся особенности кажутся надежными и, возможно, отображают истечения горячего газа из диска.

Представлено видео сверхмассивной черной дыры галактики Messier 87 - Ин-Спейс

Художественное представление окружения сверхмассивной черной дыры в гигантской эллиптической галактике Messier 87. На изображении виден разогретый материал, окружающий гравитационного монстра, и выбрасываемый им джет. Credit: ESO/M. Kornmesser

Разработанный алгоритм предоставляет новый способ наблюдений за изменяющимися объектами во Вселенной. Особенно интересной целью является источник Стрелец A* – сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути. Поскольку он значительно меньше монстра в Messier 87, то изменяется в течение нескольких минут, что делает невозможным использование обычных методов визуализации.

Источник