Исследователи, работающие на Телескопе Горизонта Событий (EHT), заметили резкое световое кольцо, созданное фотонами, мчащимися вокруг сверхмассивной черной дыры. Наблюдение подтверждает предсказание общей теории относительности Эйнштейна и проливает дополнительный свет на массу черной дыры и мощный поток вещества, исходящий от сверхмассивного объекта.
EHT — это глобальный массив радиотелескопов, которые в совокупности имеют достаточно широкую апертуру, чтобы рассмотреть непосредственное окружение сверхмассивных черных дыр. В 2019 году ученые EHT произвели первое в истории изображение светящегося диска газа и «тени», окружающей сверхмассивную черную дыру М87*. Этот объект находится в центре галактики Мессье 87 и считается, что его масса примерно в 7 миллиардов раз превышает массу Солнца. Затем EHT был направлен на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути. изображение диска и тени этого объекта был выпущен в начале этого года.
Теперь исследователи EHT под руководством Эйвери Бродерик Канадского института теоретической физики «Периметр» и Университета Ватерлоо пересмотрели свои наблюдения за M87* в поисках острого светового кольца, созданного фотонами, которые перед полетом на Землю проходят полуорбиту вокруг задней части черной дыры. Это кольцо предсказано с помощью общего релятивистского магнитогидродинамического моделирования области, окружающей M87*, но его нельзя увидеть из-за яркого диска рассеянного света, создаваемого фотонами, летящими прямо к Земле.
Увидеть светлячков
«Мы выключили прожектор, чтобы увидеть светлячков», — говорит Бродерик, добавляя: «Мы смогли сделать кое-что важное — определить фундаментальную сигнатуру гравитации вокруг черной дыры». Команда сделала это, используя новый алгоритм визуализации, который они добавили в ТЕМИС – структура анализа, которая помогает исследователям понять наблюдения EHT.
Участник команды Хунг-Йи Пу из Национального тайваньского педагогического университета говорит, что новый алгоритм позволяет совместной работе «отделять» элементы изображения EHT, чтобы «окружающая среда вокруг черной дыры могла быть четко видна».
Строительство телескопа размером с планету
Помимо наблюдения за фотонным кольцом, команда обнаружила доказательства мощной вращающейся струи материала, выбрасываемой из области черной дыры. Последнее наблюдение подтверждает теоретическое предсказание о том, что вращение черной дыры создает мощный истечение вещества. Этот последний анализ в сочетании с предыдущими наблюдениями также позволил команде дать наилучшее значение массы M87 *, привязав ее к 7.13 ± 0.39 миллиарда солнечных масс.
Теория предсказывает, что вокруг M87* должно существовать больше колец, каждое из которых соответствует фотонам, движущимся по разным орбитам вокруг черной дыры. Команда считает, что она должна уточнить свой анализ, чтобы увидеть хотя бы еще одно из этих колец.
Исследование описано в The Astrophysical Journal.
