Помните это удивительное «первое изображение» Стрельца А* (Sgr A) черная дыра в центре Млечного Пути? По мнению исследователей из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), это может быть не совсем точно. Вместо этого аккреционный диск вокруг Стрельца А* может быть более вытянутым, чем круглая форма, которую мы впервые увидели в 2022 году.
Ученые из NAOJ применили различные методы анализа к данным Sgr A*, впервые полученным командой телескопа Event Horizon (EHT). Данные EHT поступили от сети из восьми наземных радиотелескопов. Первоначальный анализ показал яркую кольцевую структуру, окружающую темную центральную область. Повторный анализ, приведший к другой форме, предполагает что-то о движении и распределении материи в диске.
Справедливости ради обеим командам, данные радиоинтерферометрии, как известно, сложны для анализа. По мнению астронома NAOJ Миёси Микато, округлая форма может быть связана с тем, как было построено изображение. «Мы предполагаем, что изображение кольца возникло в результате ошибок во время анализа изображений EHT и что его часть была артефактом, а не реальной астрономической структурой», — предположил Миёси.
Объяснение появления черной дыры
Итак, как выглядит сержант А* в повторном анализе NAOJ? «Наше изображение слегка вытянуто в направлении восток-запад, а восточная половина ярче западной», — сказал Миёси. «Мы думаем, что этот внешний вид означает, что аккреционный диск, окружающий черную дыру, вращается со скоростью около 60 процентов скорости света».
Аккреционный диск заполнен перегретым материалом, как бы «кружащим по стоку». Он устремляется в черную дыру массой 4 миллиона солнечных. Когда он проходит через аккреционный диск, трение и действие магнитных полей нагревают материал. Это заставляет его светиться, в основном в рентгеновских лучах и видимом свете, а также испускать радиоизлучение.
На форму аккреционного диска также влияют различные факторы, включая вращение самой черной дыры. Кроме того, на форму влияет скорость аккреции (то есть, сколько материала попадает в диск), а также угловой момент материала. Гравитационное притяжение черной дыры также искажает наше представление об аккреционном диске. Подобное искажение в виде «забавного зеркала» невероятно затрудняет изображение. Как оказалось, любой вид фактической формы диска — исходный «круглый» вид EHT или вытянутый вид NAOJ — может быть точным.
Итак, почему разные взгляды на черную дыру?
Как на основе одних и тех же данных командам удалось получить два несколько разных взгляда на сержанта А*? «Ни один телескоп не может идеально передать астрономическое изображение», — отметил Миёси. Для наблюдений EHT оказывается, что интерферометрические данные от широко связанных телескопов могут иметь пробелы. Во время анализа данных ученым приходится использовать специальные методы, чтобы построить полное изображение. Именно это и сделала команда EHT, получив в результате изображение «круглой черной дыры».
Команда Миёси опубликовала статью с описанием своих результатов. В нем они предполагают, что «кольцевая» структура на изображении 2022 года, опубликованном EHT, является артефактом, вызванным неровной функцией распределения точек (PSF) данных EHT. PSF описывает, как система визуализации работает с точечным источником в наблюдаемой области. Это помогает оценить степень размытия, возникающего из-за несовершенства оптики (или, в данном случае, пробелов в интерферометрических данных). Другими словами, у него были проблемы с «заполнением» пробелов.
Команда NAOJ повторно проанализировала данные и использовала другой метод картирования, чтобы сгладить пробелы в данных. Это привело к вытянутой форме аккреционного диска Sgr A*. Половина диска ярче, и они предполагают, что это связано с доплеровским усилением, поскольку диск быстро вращается. Они предполагают, что недавно проанализированные данные и удлиненное изображение показывают часть диска, которая находится в нескольких радиусах Шварцшильда от черной дыры, вращается очень быстро и рассматривается под углом 40–45 °.
Что дальше?
Этот повторный анализ должен помочь лучше понять, как на самом деле выглядит аккреционный диск Sgr A*. Исследование Sgr A* с помощью EHT, в результате которого в 2022 году были опубликованы изображения, стало первой подробной попыткой нанести на карту область вокруг черной дыры. Консорциум EHT работает над улучшениями для получения более качественных и подробных интерферометрических изображений этой и других черных дыр. В конечном итоге это должно привести к более точным представлениям. Последующие исследования должны помочь заполнить любые пробелы в наблюдениях за аккреционным диском. Кроме того, детальные исследования ближайшего окружения вокруг черной дыры должны дать больше подсказок о черной дыре, скрытой внутри диска. я
Для получения дополнительной информации
Первое изображение черной дыры Млечного Пути «может быть неточным»
Независимая гибридная визуализация Sgr A* по данным наблюдений EHT 2017
