Свръхмасивната черна дупка M87* година по-късно: Сянката се мести, бездната се храни

Невероятното ново изображение на M87 потвърждава, че огромната черна дупка е 'активна и се храни'

Ваня Милева Последна промяна на 19 януари 2024 в 09:07 5177 0

Колаборацията Event Horizon Telescope публикува нови изображения на наблюдения на M87* от април 2018 г., една година след първите наблюдения от април 2017 г. Новите наблюдения от 2018 г., в които Гренландският телескоп участва за първи път, показват добре

Кредит EHT Collaboration

Колаборацията Event Horizon Telescope публикува нови изображения на наблюдения на M87* от април 2018 г., една година след първите наблюдения от април 2017 г. Новите наблюдения от 2018 г., в които Гренландският телескоп участва за първи път, показват добре познатия ярък емисионен пръстен със същия размер като този, наблюдаван през 2017 г. Светлият пръстен обгражда тъмна централна сянка. Най-ярката част на пръстена се е изместила приблизително с 30º обратно на часовниковата стрелка през 2018 г. в сравнение с 2017 г. и сега е на 5 часа

Ново изображение на първата заснета свръхмасивна черна дупка M87* показва как ярката сянка на черната дупка се е изместила. Това ново наблюдение потвърждава отново Теорията на относителността на Айнщайн.

Изображението на черната дупка M87* в центъра на галактиката Messier 87, е съставено с помощта на разширен набор от телескопи на колаборацията Event Horizon Telescope (EHT).

Астрономите от EHT показаха нови изображения на M87*, използвайки данни от наблюдения през април 2018 г.

Благодарение на участието на наскоро пуснатия в експлоатация Гренландски телескоп и драстично подобрената скорост на усъвършенстване на целия набор от телескопи, наблюденията от 2018 г. предоставят независимо потвърждение на първото наблюдения през 2017 г.

В наскоро публикувана статия, озаглавена "Устойчивата сянка на свръхмасивната черна дупка на M87" в списанието Astronomy & Astrophysics, са представени нови изображения от 2018 г. Те показват добре познатия пръстен със същия размер като пръстена, наблюдаван през 2017 г. Този ярък пръстен заобикаля дълбока централна бездна, "сянката на черната дупка", както е предвидено от Общата теория на относителността. Вълнуващо, пикът на яркостта на пръстена е изместен с около 30 градуса в сравнение с изображенията от 2017 г. Това е в съответствие с теоретичното разбиране за променливостта на турбулентния материал около черните дупки.

Нов набор от данни

"Основно изискване на науката е да може да възпроизвежда резултати", коментира д-р Кеичи Асада (Keiichi Asada), изследовател в Института за астрономия и астрофизика Academia Sinica в Тайван. "Потвърждаването на пръстена в напълно нов набор от данни е огромен крайъгълен камък за нашето сътрудничество и силна индикация, че виждаме сянката на черна дупка и материала, който обикаля около нея."

През 2017 г. EHT засне черна дупка за първи път. Този обект, M87*, е туптящото сърце на гигантската елиптична галактика Messier 87 и се намира на 55 милиона светлинни години от Земята. Изображението на черната дупка разкрива ярък кръгъл пръстен, по-ярък в южната част на пръстена. По-нататъшният анализ на данните също така разкрива структурата на M87* в поляризирана светлина, давайки на астрономите допълнителна представа за геометрията на магнитното поле и естеството на плазмата, заобикаляща черната дупка.

Новата ера на директно изобразяване на черни дупки, водена от обширния анализ на наблюденията на M87* от 2017 г., отвори нова възможност за учените да изследват астрофизиката на черните дупки и да тестват Общата теория на относителността на фундаментално ниво. Теоретичните модели предполагат, че състоянието на материала около M87* не трябва да е едно и също между 2017 и 2018 г. Множество наблюдения на M87* следователно ще помогнат да се наложат независими ограничения върху структурата на плазмата и магнитното поле около черната дупка и по този начин ще решат заплетените сложни астрофизични ефекти на Общата теория на относителността.

Прочетете повече: M87 * е черна дупка на Кер и това й придава особени свойства

Гренландия и Мексико

EHT непрекъснато се развива. Гренландският телескоп за първи път се присъедини към EHT през 2018 г., само пет месеца след завършването на изграждането му далеч над Арктическия кръг. Този нов телескоп значително подобрява мрежовото покритие в посока север-юг и надеждността на масива EHT. Големият милиметров телескоп в Мексико също участва за първи път със своята чувствителна 50-метрова повърхност. Масивът EHT също е усъвършенстван, за да наблюдава в четири честотни ленти около 230 GHz, в сравнение със само две ленти през 2017 г.

Повтарящите се наблюдения с подобрена мрежа са от съществено значение за демонстриране на надеждността на констатациите и укрепване на доверието в резултатите. В допълнение към новаторската наука, EHT служи и като тестова площадка за технологични разработки във високочестотната радиоинтерферометрия.

"Научният напредък изисква непрекъснато подобряване на качеството на данните и техниките за анализ", отбелязва Рохан Дахале (Rohan Dahale), докторант в Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) в Испания. "Добавянето на Гренландския телескоп към нашата мрежа запълни критични пропуски в телескопа с размерите на Земята. Наблюденията от 2021, 2022 и следващата 2024 година демонстрират подобренията в мрежата и подхранват нашия ентусиазъм да разширим границите на астрофизиката на черните дупки."

Глобалната мрежа на Event Horizon Telescope. Кредит: EHT Collaboration

Какво се промени в M87*

Анализът на данните от 2018 г. включва осем независими техники за изобразяване и моделиране. Те включват методи от анализа на M87* от 2017 г. и нови, разработени от опита на колаборацията при анализиране на Sgr A*, черната дупка в центъра на нашия Млечен път.

Записът от 2018 г. на M87* е поразително подобен на това, което изследователите са видели през 2017 г. Изображението показва ярък пръстен със същия размер, с тъмна централна зона и една страна на пръстена, по-ярка от другата. Масата и разстоянието на M87* няма да се увеличат значително през този период, така че Общата теория на относителността прогнозира, че диаметърът на пръстена трябва да остане същият от година на година. Стабилността на измерения диаметър в изображенията от 2017 до 2018 г. подкрепя заключението, че M87* може да се опише от Общата теория на относителността.

"Едно от забележителните свойства на черната дупка е, че нейният радиус е силно зависим само от едно количество: нейната маса", обяснява д-р Нитика Ядлапали Юрк (Nitika Yadlapalli Yurk), бивш докторант в Калифорнийския технологичен институт (Caltech), сега постдокторант изследовател в Лабораторията за реактивни двигатели в Калифорния. "Тъй като M87* няма бързо нарастващ материал (което би увеличило нейната маса), Общата теория на относителността ни казва, че нейният радиус ще остане относително непроменен в хода на човешката история. Много е вълнуващо да видим как нашите данни потвърждават тази прогноза."

Въпреки че размерът на сянката на черната дупка не се е променил между 2017 и 2018 г., местоположението на най-ярката област около пръстена се е променило значително. Светлата област се е завъртяла на приблизително 30º обратно на часовниковата стрелка и е в долната дясна част на рамката приблизително на позиция 5 часа. Историческите наблюдения на M87* с по-малко чувствителна решетка и по-малко телескопи също показват, че структурата на сянката се променя ежегодно (Wielgus 2020, ApJ, 901, 67), но с по-малка точност. EHT мрежата през 2018 г. все още не може да открие струята, идваща от M87*. Независимо от това, оста на въртене на черната дупка, предвидена от местоположението на най-ярката област около пръстена, е по-подобна на оста на струята, наблюдавана при други дължини на вълната.

Според прогнозата

"Най-голямата промяна - пикът на яркостта се измести около пръстена - всъщност е нещо, което прогнозирахме, когато публикувахме първите резултати от 2017 г. през 2019 г.", разказва д-р Брит Джетер (Britt Jeter), постдокторант в Института за астрономия и астрофизика Academia Sinica в Тайван. "Въпреки че Общата теория на относителността казва, че размерът на пръстена трябва да остане сравнително постоянен, емисиите от турбулентния, разхвърлян акреционен диск около черната дупка ще накарат най-ярката част на пръстена да се колебае около общ център. Можем да използваме количеството колебания, които виждаме с течение на времето, за да тестваме нашите теории за магнитното поле и плазмената среда около черната дупка."

"Това ново изображение е свидетелство за устойчивостта и стабилността на сянката на M87*. Точно това очаквахме от черна дупка. Интригуващото въртене в асиметрията на яркостта ни дава увереност в разбирането ни за потока на натрупване и ориентацията на въртенето на черната дупка", потвърждава Майкъл Янсен (Michael Janssen), асистент в университета Radboud и свързан с MPI für Radioastronomy в Германия, който координира статията и участва в калибрирането на данните.

Глобалната мрежа на Event Horizon Telescope. Кредит: EHT Collaboration

Изгражда се следващото допълнение към мрежата EHT в Намибия: Африканския милиметров телескоп.

Досега всички публикации, публикувани до момента в EHT, включват анализ на първите наблюдения през 2017 г. Този резултат представя първите опити за изследване на последващите години данни, събрани от учените. Освен през 2017 г. и 2018 г. EHT извършва успешни наблюдения през 2021 г. и 2022 г. и е планирано да прави наблюдения през първата половина на 2024 г. Всяка година масивът EHT е подобряван по някакъв начин, добавяйки нови телескопи, по-добър хардуер или допълнителни сензорни честоти. Партньорството работи усилено, за да анализира всички тези данни и се надява да покаже повече резултати в бъдеще.

Относно EHT

Сътрудничеството на EHT включва повече от 300 изследователи от Африка, Азия, Европа и Северна и Южна Америка. Международното сътрудничество работи за улавяне на най-детайлните изображения на черни дупки досега чрез създаване на виртуален телескоп с размерите на Земята. Подкрепен от значителни международни инвестиции, EHT свързва съществуващи телескопи с помощта на нови системи, създавайки фундаментално нов инструмент с най-високата ъглова разделителна способност, достигана някога.

Телескопите, участващи в EHT, са ALMA, APEX, 30-метровият телескоп IRAM, обсерваторията IRAM NOEMA, телескопът James Clerk Maxwell (JCMT), Големият милиметров телескоп (LMT), Submillimeter Array (SMA), Submillimeter Telescope (SMT), телескопът на Южния полюс (SPT), телескопът Kitt Peak и телескопът на Гренландия (GLT). Данните са корелирани в Института за радиоастрономия Макс Планк (MPIfR) и обсерваторията Хейстак на MIT. Постобработката е извършена в рамките на сътрудничеството от международен екип в различни институти.

Консорциумът EHT се състои от 13 институции: Института по астрономия и астрофизика Academia Sinica, Университета на Аризона, Чикагския университет, Източноазиатската обсерватория, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute за радиоастрономия, MIT Haystack Observatory, Национална астрономическа обсерватория на Япония, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University и Smithsonian Astrophysical Observatory.

Справка:
The persistent shadow of the supermassive black hole of M87. Door: Event Horizon Telescope Collaboration. In: Astronomy & Astrophysics, 18 januari 2024

Източник: M87* one year later: proof of persistent black hole shadow, Аstronomie

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

Няма коментари към тази новина !