Нові спостереження вражаючої галактики M87 показують, як потужний струмінь утворюється навколо жахливої чорної діри, що міститься в ній.
Кілька років тому зображення помаранчевого світиться пончика викликало фурор. Вперше дослідники зробили зображення безпосередньої близькості від надмасивної чорної діри в центрі галактика М87
Ця галактика відома реактивним струменем, який прискорює речовину далеко за межі галактики, керуючи центральною чорною дірою. Як саме струмінь закріплюється біля чорної діри і як речовина вливається в струмінь, ще не до кінця зрозуміло.
Астрономи за участю Інституту радіоастрономії Макса Планка зараз дають нові відповіді. Маючи мережу радіотелескопів, розміром майже як сама Земля, вони використовують приклад M87, щоб вперше зробити видимими потоки матерії в крайньому центрі галактики.
Передбачається, що величезна яскравість і активність у центрі такої галактики, як M87, пов’язані з тим, що речовина з навколишньої області потрапляє в чорну діру в центрі галактики.
Однак частина матерії також виводиться з цієї області за допомогою струменя. У випадку галактики M87 вже були окремі зображення внутрішнього диска матерії навколо центральної чорної діри та джета.
Раніше було незрозуміло, як струмінь, яка залишається колімованою до країв галактики, утворюється в околицях чорної діри.
Отримане зображення вперше встановлює зв’язок. «Ми бачимо, як струмінь виходить із кільця навколо чорної діри, і отримуємо нові знання про фізичні процеси, які породжують струмінь», — говорить Томас Кріхбаум з Інституту радіоастрономії Макса Планка.
Величезний телескоп виконує детальну роботу
Міжнародна дослідницька група отримала зображення, спостерігаючи радіосвітло з довжиною хвилі 3,5 міліметра. Це дає змогу майже не закривати погляд на потоки радіояскравої матерії, які оточують центральну чорну діру та живлять струмінь.
При спостереженні із Землі ця внутрішня область виглядає приблизно такою ж великою, як концертний прожектор на Місяці, що відповідає кутовому діаметру 64 мікрокутових секунд. На відстані до галактики приблизно 55 мільйонів світлових років це відповідає діаметру нашої Сонячної системи, який у кілька разів перевищує діаметр.
Щоб розпізнати ці крихітні структури, якщо їх бачити з Землі, дослідники використовують низку багатьох радіотелескопів. Чим більша мережа і чим далі один від одного знаходяться окремі телескопи, тим менші структури можна відобразити.
Довжина хвилі, на яку налаштовані радіоприймачі, також визначає зображення. Чим коротша довжина хвилі, тим тонкіші структури можна відобразити.
Центральним компонентом мережі є глобальна міліметрова решітка VLBI (GMVA), яка охоплює Європа і Північна та Південна Америка з більш ніж дюжиною окремих телескопів. Щоб покращити якість зображення, команда також додала Atacama Large Millimetre/Submillimeter Array (Alma) і Гренландський телескоп.
Лише завдяки спеціальному розташуванню телескопів і вибору довжини хвилі в 3,5 міліметра вчені змогли відобразити центральний двигун галактики і те, як матерія тече в чорну діру і прискорюється назовні в струмені.
Вони спостерігали за ядром галактики ще в квітні 2018 року, і знадобилися роки, щоб інтерпретувати дані та реконструювати зображення.
«Вражаюче зображення струменя та кільця в M87 є важливою віхою та вінцем років спільних зусиль», — каже Едуардо Рос, науковий співробітник Інституту радіоастрономії Макса Планка.
Зображення ядра M87, яке астрономам вдалося отримати кілька років тому за допомогою іншої конфігурації телескопа Event Horizon Telescope на довжині хвилі 1,3 міліметра, характеризується ще сильнішим коефіцієнтом збільшення. В основному він показує матерію у відносно вузькому кільці в безпосередній близькості від чорної діри. Це зображення, схоже на пончик, вперше позначило саму чорну діру.
Відстеження меж фізики
Для Дж. Антона Зенсуса, директора Інституту радіоастрономії Макса Планка, ці успіхи показують, що роки розвитку та постійного розширення технології цих глобальних мереж радіотелескопів окупилися. Але межі цієї техніки спостереження з високою роздільною здатністю ще не досягнуті.
Нові, ще більш чутливі радіоприймачі телескопа GMVA повинні дозволити астрономам проводити подальші детальні вимірювання. На додаток до інтенсивності світла, яке було зображено тут, також можна витягнути інші властивості радіосвітла.
Поляризація, наприклад, імітує структуру та силу основного магнітного поля, яке оточує чорну діру та формує струмінь. Матерія, яку видно через її радіовипромінювання на представленому зображенні, рухається вздовж цих невидимих ліній магнітного поля.
Ці та інші методи вимірювання дають змогу вивчати фізичні процеси в безпосередній близькості від чорної діри, яка в мільярди разів важча за Сонце, що втілює межі фізики.
Галактика M87: ключові факти
- Галактика M87 також відома як Діва А або Мессьє 87. Це був 87-й об’єкт, занесений у каталог французьким астрономом Шарлем Мессьє.
- Він розташований у сузір'ї Діви і є частиною скупчення галактик Діви. Від Землі він віддалений приблизно на 53.5 мільйона світлових років.
- Галактика M87 є однією з найбільших галактик у ближньому Всесвіті. Її діаметр становить близько 120,000 XNUMX світлових років, що робить її значно більшою за нашу галактику Чумацький Шлях.
- M87 відома тим, що містить одну з наймасивніших чорних дір, відомих астрономам. Чорна діра в її центрі має масу приблизно в 6.5 мільярдів разів більше, ніж наше Сонце, і оточена обертовим диском з гарячого газу та плазми.
- Ця галактика також має помітний струмінь високоенергетичних частинок, що витікає з її центральної чорної діри. Струмінь простягається на 5,000 світлових років і випромінює випромінювання різних довжин хвиль, включаючи радіохвилі, видиме світло та рентгенівські промені.
- M87 класифікується як еліптична галактика, що означає, що вона має форму еліпса або футбольного м’яча. У ньому відсутні виразні спіральні рукави, які можна побачити в спіральних галактиках, таких як Чумацький Шлях.
- Це одна з найяскравіших галактик у скупченні Діви. Він має зорову величину близько 9.6, що робить його видимим у бінокль або невеликий телескоп за сприятливих умов.
- Вважається, що, як і інші галактики, M87 оточена гало темної матерії, загадкової речовини, яка не випромінює світло та не взаємодіє з ним, але має гравітаційний вплив.
- M87 взаємодіяла з іншими галактиками в скупченні Діви, що призвело до формування приливних хвостів і спотворень у зовнішніх областях.
- M87 був ретельно вивчений космічним телескопом Хаббла, надавши детальні зображення та дані про його структуру, струмінь і чорну діру.
джерело: MPG
