В пятидесяти пяти миллионах световых лет от Земли находится массивная эллиптическая галактика, известная как Мессье 87, или сокращенно М87. Она была каталогизирована Шарлем Мессье в 1700-х годах вместе со 102 другими нечеткими объектами на небе, которые определенно не были кометами. В начале 1900-х годов было подтверждено, что это галактика, а к середине двадцатого века стало известно, что она является мощным источником радиоизлучения. Но в наши дни он наиболее широко известен благодаря сверхмассивной черной дыре глубоко в его ядре. Названная M87*, это первая черная дыра, наблюдаемая астрономами непосредственно. Первое изображение M87* было опубликовано в 2019 году и основано на наблюдениях, полученных телескопом Event Horizon (EHT) в 2017 году. Теперь опубликовано новое изображение, основанное на данных 2018 года. Сходства и различия между двумя изображениями многое говорят нам о M87* и черных дырах в целом.
Хотя у телескопа Event Horizon есть одно название, на самом деле это результат сотрудничества радиотелескопов по всему миру. Наблюдения каждой обсерватории объединяются посредством процесса интерферометрии для создания виртуального телескопа размером с Землю. Хотя название осталось прежним, EHT со временем улучшился за счет добавления нового оборудования и даже новых телескопов. Например, данные за 2018 год включали Гренландский телескоп (GLT), который не участвовал в прогоне 2017 года.
Из-за этого различия между различными прогонами данных каждый прогон фактически представляет собой новое наблюдение с новым телескопом. Поскольку наборы данных 2017 и 2018 годов теоретически не коррелируют, астрономы могут сравнить их, чтобы увидеть, какие особенности черной дыры остались прежними, а какие изменились.
Одним из основных сходств является то, что размер центральной тени одинаков для обоих изображений. Эта тень вызвана фоновым светом из центра M87, фокусируемым на нас черной дырой. Поскольку размер тени зависит от размера горизонта событий черной дыры, это подтверждает, что первоначальная оценка размера и массы черной дыры была правильной и что она не изменилась с течением времени. Это важно, потому что была некоторая критика в отношении того, что исходное изображение слишком сильно полагалось на моделирование, чтобы извлечь его особенности из данных. Теперь мы можем убедиться, что программное обеспечение для обработки изображений EHT работает правильно. Мы действительно можем наблюдать черные дыры напрямую.
Одно интересное отличие, которое легко увидеть на изображениях, заключается в том, что яркая область кольца сместилась против часовой стрелки примерно на 30 градусов. Это связано с аккреционным диском черной дыры. Когда диск вращается вокруг черной дыры, его ориентация колеблется, а яркое пятно кольца смещается. Астрономы предсказали этот эффект, теперь подтвержденный данными. Величина смещения в течение года соответствует предсказанной ориентации вращения черной дыры, ось вращения которой должна быть выровнена вдоль мощной струи, вытекающей из M87.
В совокупности эти первоначальные результаты подтверждают как массу, так и вращение M87*, которые являются двумя ее фундаментальными величинами. Дальнейший анализ данных поможет астрономам понять, как взаимодействуют магнитные поля и турбулентные потоки плазмы внутри аккреционного диска. И мы все еще находимся на ранних стадиях наблюдения черных дыр. Запланированная программа EHT следующего поколения (ngEHT) добавит дополнительные телескопы и детекторы, способные получать изображения с более высоким разрешением в более широком диапазоне частот. В течение следующего десятилетия у нас могут даже появиться видеоролики, показывающие, как M87* развивается с течением времени.
[^1]: Сотрудничество EHT. «Постоянная тень сверхмассивной черной дыры М 87». Астрономия и астрофизика 681 (2024): А79.
