През 2019 г. телескопът Event Horizon Telescope представи изображение на свръхмасивната черна дупка в галактиката M87 (вляво). Сега учените твърдят, че са открили още по-неуловима характеристика на черната дупка - нейния фотонен пръстен (вдясно), създаден от светлина, която обикаля около черната дупка, преди да избяга към Земята.

Първото изображение на черна дупка може да крие съкровище - но физиците не са на едно мнение дали то е открито.

Екип от учени твърди, че е открил фотонен пръстен - тънък ореол от светлина около свръхмасивната черна дупка в галактиката М87. Ако е реален, фотонният пръстен ще предостави нов метод за изследване на интензивната гравитация на черната дупка. Други учени обаче оспорват това твърдение. Въпреки многобройните новинарски заглавия, според които фотонният пръстен е открит, много физици остават неубедени.

Разкрито през 2019 г. от учени с телескопа Event Horizon Telescope, или EHT, първото изображение на черна дупка разкри сияние с форма на поничка от гореща материя, завихрена около тъмния силует на черната дупка. Но според Общата теория на относителността на Айнщайн върху тази дебела поничка би трябвало да се наслагва по-тънък пръстен. Този пръстен се образува от фотони, или частици светлина, които обикалят близо до черната дупка, придвижвани от гравитацията на чудовищната черна дупка, преди да избягат и да се насочат към Земята.

Благодарение на това обикаляне фотоните трябва да дадат "пръстов отпечатък на гравитацията", който да разкрие по-ясно свойствата на черната дупка, смята астрофизикът Ейвъри Бродерик (Avery Broderick) от Университета на Ватерло и Института за теоретична физика "Периметър" в Канада. Той и колегите му, които са част от учените от колаборацията EHT, са използвали нов метод, за да разкрият този отпечатък, съобщават те в Astrophysical Journal.

Създаването на изображения с EHT не е просто "заснемане". Изследователите сглобяват данни от групата обсерватории на EHT, разпръснати по цялото земно кълбо, използвайки различни изчислителни техники, за да реконструират това изображение.

Бродерик и колегите му създават ново изображение на черна дупка, приемайки, че тя се отличава както с дифузно излъчване, така и с тънък пръстен. В три от четирите дни на наблюдения данните по-добре съвпадат с изображение с добавен тънък пръстен, отколкото с такова без пръстен.

Но този метод е подложен на остра критика.

"Твърдението за откриване на фотонен пръстен е абсурдно", коментира физикът Сам Грала (Sam Gralla) от Университета на Аризона в Тусон.

Основният предмет на спора е: Фотонният пръстен е по-ярък от очакваното, излъчвайки около 60% от светлината в изображението. Според прогнозите той би трябвало да е по-близо до 20%. "Това е гигантски червен флаг", отбелязва физикът Алекс Лупсаска (Alex Lupsasca) от Университета Вандербилт в Нашвил. Повече светлина би трябвало да идва от основната светеща поничка на черната дупка, отколкото от тънкия фотонен пръстен.

Тази неочаквана яркост, заявяват Бродерик и колегите му, се появява, защото част от светлината от основния нажежен пръстен се смесва с фотонния пръстен. Така че видимата яркост на пръстена не зависи само от светлината, идваща от пръстена. Изследователите отбелязват, че същият ефект се появява и при тестването на метода върху данни от симулации.

Но това смесване на предполагаемата светлина на фотонния пръстен с друга светлина не допринася за убедително определяне, посочват критиците. "Ако твърдите, че сте видели фотонен пръстен, мисля, че трябва да се свърши по-добра работа", отбелязва астрофизикът Мароне (Dan Marrone) от Университета на Аризона, член на сътрудничеството на EHT, който не е съавтор на новата статия.

Новият резултат предполага само, че добавеният тънък пръстен дава по-добро съответствие с данните, уточнява Мароне, а не дали тази форма е свързана с фотонния пръстен. Така че той повдига въпроса дали учените изобщо виждат фотонен пръстен, или просто избират несвързана структура в изображението.

Но Бродерик твърди, че характеристиките на пръстена - фактът, че размерът и местоположението му са според очакванията и са неизмени - подкрепят тълкуването на фотонния пръстен. 

Междувременно в подобен, независим анализ Грала и физикът Уил Локхарт (Will Lockhart), също от Университета на Аризона, не откриват доказателства за фотонен пръстен, съобщават те в статия, представена на 22 август в arXiv.org. Техният анализ се различава от този на Бродерик и колегите му отчасти защото ограничава колко ярък може да бъде фотонният пръстен.

За да се открие убедително фотонният пръстен, някои учени предлагат да се добавят телескопи в космоса към екипа от обсерватории на EHT. Колкото по-далеч един от друг са телескопите в мрежата, толкова по-фини детайли може да успеят да уловят - потенциално включително фотонния пръстен.

"Ако откриването на фотонен пръстен е реално", коментира Лупсаска, "това би било най-доброто нещо във физиката тази година, ако не и в продължение на много години."

Справка:

A.E. Broderick et al. The photon ring in M87*. Astrophysical Journal. Vol. 935, August 10, 2022, p. 61. doi: 10.3847/1538-4357/ac7c1d.

W. Lockhart and S.E. Gralla. How narrow is the M87* ring? II. A new geometric model. arXiv:2208.09989. Submitted August 22, 2022.

Източник: Physicists dispute a claim of detecting a black hole’s ‘photon ring’, Science News

Още по темата

16/05/2022

Космос

Видяхме новото изображение на черната дупка на Млечния път – сега да го чуем!

14/05/2022

Космос

Черната дупка Стрелец A*, изобразена и в рентгенови лъчи

12/05/2022

Космос

Първото изображение на свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път (видео)

12/05/2022

Космос

Първото изображение на свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път (видео)