Дослідники, які працюють на телескопі Event Horizon Telescope (EHT), помітили різке кільце світла, створене фотонами, що мчать навколо надмасивної чорної діри. Спостереження підтверджує передбачення загальної теорії відносності Ейнштейна та проливає додаткове світло на масу чорної діри та потужний струмінь матеріалу, який виходить із надмасивного об’єкта.
EHT — це глобальна система радіотелескопів, які в поєднанні мають апертуру, достатню для визначення безпосереднього оточення надмасивних чорних дір. У 2019 році вчені EHT створили перше в історії зображення сяючого диска газу та «тіні», що оточує надмасивну чорну діру M87*. Цей об’єкт знаходиться в центрі галактики Мессьє 87 і вважається приблизно в 7 мільярдів разів масивнішим за Сонце. Потім EHT був спрямований на надмасивну чорну діру в центрі Чумацького Шляху і зображення диска та тіні цього об’єкта був випущений на початку цього року.
Тепер дослідники EHT під керівництвом Евері Бродерік з канадського Інституту теоретичної фізики Периметра та Університету Ватерлоо переглянули свої спостереження M87* у пошуках різкого кільця світла, створеного фотонами, які роблять піворбіти навколо задньої частини чорної діри перед тим, як дістатися до Землі. Це кільце передбачено загальним релятивістським магнітогідродинамічним моделюванням області, що оточує M87*, але його не вдалося побачити через яскравий диск дифузного світла, створюваного фотонами, які подорожують безпосередньо до Землі.
Побачивши світлячків
«Ми вимкнули прожектор, щоб побачити світлячків», — каже Бродерік, додаючи: «Ми змогли зробити щось глибоке — виявити фундаментальну ознаку гравітації навколо чорної діри». Команда зробила це за допомогою нового алгоритму зображення, який вони додали ФЕМІДА – структура аналізу, яка допомагає дослідникам зрозуміти спостереження EHT.
Член команди Хун-І Пу Національного педагогічного університету Тайваню каже, що новий алгоритм дозволяє спільно «відшаровувати» елементи зображення EHT, щоб «тоді можна було чітко виявити середовище навколо чорної діри».
Створення телескопа розміром з планету
Окрім спостереження за фотонним кільцем, команда знайшла докази того, що потужний обертовий струмінь матеріалу викидається з області чорної діри. Останнє спостереження підтверджує теоретичне передбачення про те, що обертання чорної діри створює потужний потік матеріалу. Цей останній аналіз у поєднанні з попередніми спостереженнями також дозволив групі дати найкраще значення маси M87*, прив’язавши її до 7.13 ± 0.39 мільярда мас Сонця.
Теорія передбачає, що навколо M87* має існувати більше кілець, кожне з яких відповідає фотонам, які здійснюють різні орбіти навколо чорної діри. Команда вважає, що вона повинна мати можливість уточнити свій аналіз, щоб побачити принаймні ще одне з цих кілець.
Дослідження описано в Астрофізичний журнал.
