Нови безпрецедентни изображения на свръхмасивната черна дупка M87 *

Ваня Милева Последна промяна на 15 април 2021 в 12:14 18781 0

Кредит: EHT

19 обсерватории от цял ​​свят се обединиха, за да заснемат в нова светлина свръхмасивна черна дупка M87*, докато изригва материя в космоса със 99% от скоростта на светлината.

Това е същата черна дупка, която бе заснета от масива радиотелескопи Event Horizon Telescope и показана през 2019 година.

Първата снимка бе грандиозно постижение. Нужни бяха много години работа и множество радиотелескопи, разпръснати по цял свят, които да комбинират наблюденията си, за да изобразят област от космоса, не много по-голям от Слънчевата система на разстояние от 55 милиона светлинни години.

Сега екип от учени е добавил данни от още телескопи, наблюдаващи множество дължини на вълната на светлината, всеки от които разкрива различни характеристики на черната дупка M87* и релативистката плазмена струя, изхвърлена в космоса.

„Знаехме, че първото пряко изображение на черна дупка ще бъде новаторско“, коментира астрономът Казухиро Хада (Kazuhiro Hada) от Националната астрономическа обсерватория на Япония. "Но за да извлечем максимума от това забележително изображение, трябва да знаем всичко, което можем за поведението на черната дупка по това време, като наблюдаваме целия електромагнитен спектър".

Кредит: Event Horizon Telescope

В черната дупка има много повече от това, което виждаме в увеличеното изображение на сянката и ореола на M87* горе. Свръхмасивната черна дупка е активна, изсмуква материал от горещия диск прах и газ около нея, което означава, че могат да се случат някои доста сложни неща.

Едно от тях е изхвърлянето на релативистки струи, изстрелвани от полюсите на черната дупка.

Нищо не може да избяга от черна дупка, след като премине критичния праг на близост, но не целият материал в акреционния диск, въртящ се около активна черна дупка, неизбежно попада извън хоризонта на събитията. Малка част от него по някакъв начин се насочва от вътрешната област на акреционния диск към полюсите, където се изхвърля в космоса под формата на джетове (струи) от йонизирана плазма при скорости, близки до скоростта на светлината.

Астрономите смятат, че магнитното поле на черната дупка играе роля в този процес. Според тази теория линиите на магнитното поле действат като синхротрон, който ускорява материята, преди да я изстреля с огромна скорост.

В случая с M87* това е 99% от светлинната скорост - приблизително толкова бързо, колкото е възможно за релативистките джетове - и струята, която виждаме, се простира на около 5000 светлинни години в космоса. Светлината, която излъчва, обхваща целия електромагнитен спектър, от най-слабия до най-високоенергийния, така че наблюдението му само в една лента с дължина на вълната би означавало да липсва информация за енергията на структурата.

И така, екипът добавя данни от телескопи, наблюдаващи струите в множество дължини на вълните, включително космическия телескоп "Хъбъл" за оптична светлина, рентгеновата обсерватория "Чандра" и телескопът Swift-X-Ray, космическият телескоп NuSTAR за високоенергийни рентгенови лъчи, обсерваторията Neil Gehrels Swift Observatory за ултравиолетови и оптични лъчи и HESS, MAGIC, VERITAS и телескопа Fermi-Large Area Telescope за гама-лъчение.

M87* в множество дължини на вълната. Вижте във висока резолюция тук. За да се разбере по-добре черната дупка в сърцевината на галактика M87, EHT Collaboration организира кампания за наблюдение с множество дължини на вълната. Наблюденията в електромагнитния спектър в радио, видима светлина, ултравиолетови лъчи, рентгенови лъчи и гама лъчи разкриват широкомащабното въздействие на свръхмасивната черна дупка върху околностите. Кредит: EHT Collaboration; NASA/Swift; NASA/Fermi; Caltech-NuSTAR; CXC; CfA-VERITAS; MAGIC; HESS

Комбинацията от данни от тези телескопи и настоящи (и бъдещи) наблюдения на EHT ще позволи на учените да провеждат важни направления на изследването на някои от най-важните и трудни за проучване области на астрофизиката. Например учените планират да използват тези данни, за да подобрят тестовете на Общата теория на относителността на Айнщайн. Понастоящем неяснотата относно материала, който се върти около черната дупка и се изхвърля с джетове, по-специално свойствата, които определят излъчената светлина, представлява голямо препятствие за тези тестове.

Въпрос, свързан с днешното изследване, се отнася до произхода на високоенергийните частици, наречени „космически лъчи“, които непрекъснато бомбардират Земята от космоса. Техните енергии могат да бъдат милион пъти по-високи от това, което може да се произведе в най-мощния ускорител на Земята, Големия адронен колайдер. Счита се, че мощните струи, изстреляни от черни дупки, като тези, показани на днешните изображения, са най-вероятният източник на космически лъчи с най-висока енергия, но има много въпроси относно детайлите, включително точното местоположение, откъдето частиците се ускоряват. Тъй като космическите лъчи произвеждат светлина при сблъсъците си, гама-лъчите с най-висока енергия могат да определят това местоположение и новото проучване показва, че тези гама-лъчи вероятно не се произвеждат близо до хоризонта на събитията - поне не през 2017 г.

„Знанията за ускорението на частиците са наистина от основно значение за разбирането ни както на изображението, направено с EHT, така и на джетовете, във всичките им „цветове“, коментира съавторът Сера Марков (Sera Markoff) от Университета в Амстердам. "Тези джетове успяват да пренесат енергия, освободена от черната дупка, до мащаби, по-големи от галактиката домакин, като огромен захранващ кабел. Нашите резултати ще ни помогнат да изчислим количеството на пренесената мощност и ефекта на струите на черната дупка върху нейната среда".

Пускането на тази нова съкровищница от данни съвпада с наблюдението на EHT за 2021 г., което използва глобална мрежа от радиочинии, за първи път от 2018 г. Миналогодишната кампания бе отменена поради пандемията на COVID-19, а предходната година бе спряна поради непредвидени технически проблеми. Тази седмица, в продължение на шест нощи, астрономите от EHT се насочват към няколко свръхмасивни черни дупки: отново към тази в M87, тази в нашата галактика, наречена Стрелец A*, и още няколко отдалечени черни дупки. В сравнение с 2017 г. мрежата е подобрена чрез добавяне на още три радиотелескопа: Гренландският телескоп, 12-метровият телескоп Kitt Peak в Аризона и масива NOrthern (NOEMA) във Франция.

„С публикуването на тези данни, съчетано с възобновяването на наблюденията и подобрения EHT, знаем, че на хоризонта са много нови вълнуващи резултати“, отбелязва съавторът астрофизикът Мислав Балокович (Mislav Baloković) от Йейлския университет.

Справка:  J. C. Algaba et al. Broadband Multi-wavelength Properties of M87 during the 2017 Event Horizon Telescope Campaign, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/abef71

Източници: 

We Just Got Unprecedented New Images of Supermassive Black Hole M87*, ScienceAlert

Telescopes unite in unprecedented observations of famous black hole, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Космос

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !