Ученые открыли источник мощных джетов вокруг сверхмассивной черной дыры M87

Используя телескоп Event Horizon Telescope (EHT), астрономы смогли отследить 3000 световых лет длинный космический факел до его источника, сверхмассивной черной дыры M87*, которая является первой черной дырой, запечатленной человечеством. Этот прорыв поможет ученым лучше понять, что создает эти мощные джеты заряженных частиц, которые движутся со скоростями, приближающимися к скорости света.

M87* находится в центре галактики Messier 87 (M87), расположенной примерно в 55 миллионных световых лет от Земли. Историческое изображение этой сверхмассивной черной дыры, которая имеет массу, эквивалентную 6,5 миллиардам солнц, было получено EHT в 2017 году и опубликовано в апреле 2019 года.

Эта сверхмассивная черная дыра не только более массивна, чем та, что находится в центре галактики Млечный Путь, Сагиттариус A (Sgr A), которая имеет массу около 4 миллионов солнечных масс, но также является активной черной дырой. Это означает, что она жадно поглощает окружающий газ и пыль, а также запускает мощные джеты из своих полюсов. Однако точный источник этих джетов вокруг их черной дыры и точный механизм, обеспечивающий их работу, остается загадкой.

Чтобы лучше понять джет этой сверхмассивной черной дыры, астрономы использовали наблюдения EHT M87, сделанные в 2021 году с помощью техники Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Эта техника может раскрыть структуры вокруг сверхмассивных черных дыр на малых масштабах, таких как светящееся золотое кольцо сверхгорячей материи, которое доминирует на изображении M87 2019 года, которое является effectively "тенью" этой черной дыры. Using эти новые наблюдения, команда смогла соединить светящееся кольцо материала вокруг M87* с основанием джета, erupting из этой сверхмассивной черной дыры, давая вероятную точку origen для этого джета.

"Это исследование представляет собой ранний шаг к соединению теоретических идей о запуске джетов с прямыми наблюдениями", - сказал руководитель команды Саурабх из Макс-Планковского института радиоастрономии (MPIfR). "Определение того, где джет может возникнуть и как он соединяется с тенью черной дыры, добавляет важную часть к пазлу и указывает на лучшее понимание того, как работает центральный двигатель".

Команда также провела моделирование сверхмассивной черной дыры и обнаружила, что радиоэмиссии, которые отсутствовали в наблюдениях EHT M87, проведенных между 2017 и 2019 годами, но присутствовали в наблюдениях 2021 года, вероятно, исходили из компактной области, расположенной менее чем в одной десятой светового года от черной дыры. Эта область связана с основанием джета M87 и соответствует южной ветви другого джета, видимого в радиоволнах.

"Мы наблюдали внутреннюю часть джета M87 с глобальными VLBI-экспериментами в течение многих лет, с возрастающей резолюцией, и наконец смогли решить тень черной дыры в 2019 году", - сказал член команды Хендрик Мюллер из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO). "Это удивительно видеть, что мы постепенно движемся к объединению этих прорывных наблюдений на нескольких частотах и завершению картины запуска джета".

Команда теперь направит усилия на проведение дальнейших наблюдений M87*, чтобы лучше понять структуру его джета и получить изображение мелких деталей джета. Это может привести к лучшему пониманию того, как сверхмассивные черные дыры формируют окружающую среду.

Результаты команды были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.