Новые наблюдения впечатляющей галактики M87 показывают, как мощный джет формируется вокруг чудовищной черной дыры, содержащейся внутри нее.
Несколько лет назад изображение оранжевого светящегося пончика произвело фурор. Исследователи впервые получили изображение непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры в центре Земли. галактика м87
Эта галактика известна струей, которая ускоряет материю далеко за пределами галактики, движимой центральной черной дырой. Как именно джет закрепляется возле черной дыры и как материя стекает в джет, еще до конца не выяснено.
Астрономы при участии Института радиоастрономии им. Макса Планка сейчас дают новые ответы. С сетью радиотелескопов почти такой же большой, как сама Земля, они используют пример M87, чтобы впервые сделать видимыми потоки материи в крайнем центре галактики.
Предполагается, что огромная яркость и активность в центре галактики, такой как M87, обусловлены попаданием материи из окружающей области в черную дыру в центре галактики.
Однако часть вещества также выбрасывается из этой области через струю. В случае с галактикой М87 уже были отдельные изображения самого внутреннего диска материи вокруг центральной черной дыры и джета.
Ранее было неясно, каким образом джет, остающийся коллимированным к краям галактики, формируется вблизи черной дыры.
Полученное изображение впервые устанавливает соединение. «Мы видим, как струя выходит из кольца вокруг черной дыры, и получаем новое представление о физических процессах, которые приводят к возникновению струи», — говорит Томас Кричбаум из Института радиоастрономии Макса Планка.
Гигантский телескоп делает детальную работу
Международная исследовательская группа получила изображение, наблюдая за радиоизлучением на длине волны 3,5 миллиметра. Это позволяет почти беспрепятственно видеть потоки радиояркой материи, окружающие центральную черную дыру и питающие струю.
При взгляде с Земли эта внутренняя область кажется размером примерно с концертный прожектор на Луне, что соответствует угловому диаметру 64 угловых микросекунд. На расстоянии галактики около 55 миллионов световых лет это соответствует диаметру нашей Солнечной системы в несколько раз.
Чтобы рассмотреть эти крошечные структуры, если смотреть с Земли, исследователи используют множество радиотелескопов. Чем крупнее сеть и чем дальше друг от друга расположены отдельные телескопы, тем мельче структуры, которые можно отобразить.
Длина волны, на которую настроены радиоприемники, также определяет изображение. Чем короче длина волны, тем более мелкие структуры можно отобразить.
Центральным компонентом сети является глобальная миллиметровая РСДБ-решетка (GMVA), которая охватывает Европе и Северная и Южная Америка с более чем дюжиной отдельных телескопов. Чтобы улучшить качество изображения, команда также добавила Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую матрицу (Alma) и Гренландский телескоп.
Только благодаря особому расположению телескопов и выбору длины волны 3,5 миллиметра ученые смогли получить изображение центрального двигателя галактики и того, как материя течет в черную дыру и ускоряется наружу в виде струи.
Они наблюдали за ядром галактики еще в апреле 2018 года, и потребовались годы, чтобы интерпретировать данные и восстановить изображение.
«Впечатляющее изображение джета и кольца в M87 является важной вехой и венчает многолетние совместные усилия», — говорит Эдуардо Рос, ученый из Института радиоастрономии Макса Планка.
Изображение ядра M87, которое астрономам удалось получить за несколько лет до этого с помощью телескопа другой конфигурации, Event Horizon Telescope на длине волны 1,3 миллиметра, характеризуется еще более сильным коэффициентом масштабирования. Он в основном показывает материю в сравнительно узком кольце в непосредственной близости от черной дыры. Это похожее на пончик изображение впервые отметило саму черную дыру.
Отслеживание границ физики
Для Дж. Антона Ценсуса, директора Института радиоастрономии им. Макса Планка, эти успехи показывают, что годы разработки и постоянного расширения технологии этих глобальных сетей радиотелескопов окупились. Но пределы этого метода наблюдения с высоким разрешением еще не достигнуты.
Новые, еще более чувствительные радиоприемники телескопа GMVA должны позволить астрономам проводить дальнейшие детальные измерения. В дополнение к интенсивности света, которая была изображена здесь, также могут быть извлечены другие свойства радиосвета.
Поляризация, например, имитирует структуру и силу основного магнитного поля, которое окружает черную дыру и формирует джет. Вещество, которое видно по его радиоизлучению на представленном изображении, движется вдоль этих невидимых силовых линий магнитного поля.
Эти и другие методы измерения позволяют изучать физические процессы в непосредственной близости от черной дыры, в миллиарды раз тяжелее Солнца, которая воплощает пределы физики.
Галактика M87: ключевые факты
- Галактика М87 также известна как Дева А или Мессье 87. Это был 87-й объект, каталогизированный французским астрономом Шарлем Мессье.
- Он расположен в созвездии Девы и является частью скопления галактик Девы. Она находится примерно в 53.5 миллионах световых лет от Земли.
- Галактика M87 — одна из крупнейших галактик в соседней Вселенной. Ее предполагаемый диаметр составляет около 120,000 XNUMX световых лет, что делает ее значительно больше, чем наша галактика Млечный Путь.
- M87 известна тем, что в ней находится одна из самых массивных черных дыр, известных астрономам. Черная дыра в ее центре имеет массу примерно в 6.5 миллиардов раз больше массы нашего Солнца и окружена вращающимся диском из горячего газа и плазмы.
- В этой галактике также имеется заметная струя частиц высокой энергии, исходящая из ее центральной черной дыры. Джет простирается на 5,000 световых лет и испускает излучение на различных длинах волн, включая радиоволны, видимый свет и рентгеновские лучи.
- M87 классифицируется как эллиптическая галактика, что означает, что она имеет эллиптическую или футбольную форму. У него отсутствуют отчетливые спиральные рукава, которые можно увидеть в спиральных галактиках, таких как Млечный Путь.
- Это одна из самых ярких галактик в скоплении Девы. Его визуальная величина составляет около 9.6, что делает его видимым в бинокль или небольшой телескоп при благоприятных условиях.
- Как и другие галактики, M87, как полагают, окружена ореолом темной материи, загадочного вещества, которое не излучает и не взаимодействует со светом, но оказывает гравитационное влияние.
- M87 взаимодействовала с другими галактиками в скоплении Девы, что привело к образованию приливных хвостов и искажений во внешних областях.
- M87 была тщательно изучена космическим телескопом Хаббла, предоставив подробные изображения и данные о ее структуре, джете и черной дыре.
Источник: MPG
