Астрономы впервые получили прямое изображение тени сверхмассивной черной дыры и ее джета

Астрономы впервые получили прямое изображение тени сверхмассивной черной дыры и основания релятивистского джета в центре гигантской эллиптической галактики М87. Это удалось сделать при помощи глобального радиоинтерферометра из телескопов, расположенных на разных континентах. Статья опубликована в журнале Nature.

М87 представляет собой массивную эллиптическую галактику, обладающую активным ядром, в котором находится сверхмассивная черная дыра, окруженная аккреционным диском и порождающая длинные струи релятивистской плазмы. Галактика находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от Солнца, что делает ее ближайшей к нам эллиптической галактикой, и входит в Скопление Девы.

Активное ядро сделало М87 одной из постоянных целей для исследований природы сверхмассивных черных дыр и их роли в эволюции галактик.
В 2017 году галактика стала первой целью для глобального интерферометра EHT (Event Horizon Telescope), работавшего на длине волны 1,3 миллиметра, который впервые в истории получил изображение тени сверхмассивной черной дыры, а также измерил магнитное поле вблизи нее.

Группа астрономов во главе с Ру-Сен Лу (Ru-Sen Lu) из Шанхайской астрономической обсерватории в Китае опубликовала результаты наблюдений за ядром галактики М87, проведенных в апреля 2018 года при помощи интерферометра со сверхдлинной базой, состоявшего из радиотелескопов ALMA и GLT и интерферометра GMVA (Global Millimetre VLBI Array). Наблюдения велись на длине волны 3,5 миллиметра.

Ученым удалось впервые получить одновременно изображения тени черной дыры и основания релятивистского джета, создаваемого ей. Диаметр яркой кольцеобразной структуры вокруг черной дыры, возникающей из-за аккреции вещества на нее, составляет около 8,4 радиусов Шварцшильда, в предположении, что масса черной дыры в М87 составляет 6,5 миллиардов масс Солнца. Таким образом, кольцо выглядит больше и толще, чем на изображении, полученном проектом EHT, что связывается с большим вкладом линзированного черной дырой излучения аккреционного потока.

Наблюдаемая параболическая форма джета согласуется с моделью его образования за счет механизма Блэндфорда — Знайека, в котором участвуют магнитные поля в эргосфере черной дыры. При этом наблюдаемая ширина струи в самой внутренней области больше, чем ожидалось в модели, что указывает на возможное присутствие ветров, связанного с аккреционным потоком, которые будут дополнительной излучающей компонентой.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые получили изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.