Наблюдаемые и теоретические изображения M87*. Слева: изображения EHT, полученные в ходе наблюдательных кампаний 2018 и 2017 годов. В центре: изображения, полученные в результате общерелятивистского магнитогидродинамического моделирования. Справа: та же симуляция, размытая до разрешения наблюдения EHT. Фото предоставлено: Астрономия и астрофизика (2025 г.). DOI: 10.1051/0004-6361/202451296.
Используя наблюдения 2017 и 2018 годов, Коллаборация Телескопа горизонта событий (EHT) продвинула наше понимание сверхмассивной черной дыры в центре Мессье 87 (M87*). Это исследование знаменует собой значительный шаг на пути к многолетнему анализу в масштабах горизонта для изучения турбулентного аккреционного потока черной дыры. Он использует значительно улучшенный набор симуляций, который в три раза больше, чем предыдущие. Результаты включают в себя важный вклад MPIfR в Бонне, Германия.
«Это исследование подчеркивает важность включения более крупных и разнообразных наборов моделирования в изучение сверхмассивной черной дыры», — объясняет Кристиан М. Фромм, член группы теории EHT и сотрудник Вюрцбургского университета и MPIfR.
«Объединив многоэпохальные данные с передовыми моделями, мы сможем лучше понять динамические процессы, которые приводят к колебаниям яркости, наблюдаемым вблизи M87*. Этот подход открывает путь для будущих исследований, посвященных сложному взаимодействию между динамикой плазмы и вращением черной дыры».
Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Хунг-И Пу, доцент Тайваньского национального педагогического университета, добавил: «Среда аккреции черной дыры турбулентна и динамична. Поскольку мы можем рассматривать наблюдения 2017 и 2018 годов как независимые измерения, мы можем представить окружающую среду черной дыры с новой точки зрения». «Эта работа подчеркивает преобразующий потенциал наблюдения черных дыр по мере его развития с течением времени».
Наблюдения 2018 года подтвердили, что светящееся кольцо, наблюдавшееся в 2017 году, имеет диаметр около 43 микросекунд дуги, что соответствует теоретическим предсказаниям относительно тени черной дыры с массой 6,5 миллиардов солнечных. Самая яркая часть кольца смещена на 30 градусов против часовой стрелки из-за турбулентности в аккреционном диске. Такое поведение согласуется с прогнозами анализа 2017 года, согласно которым ожидался такой сдвиг.
Массив EHT для наблюдательной кампании M87 в 2018 году со следующими обсерваториями: APEX и ALMA (Чили), JCMT и SMA (Гавайи), GLT (Гренландия), SMT (Аризона), LMT (Мексика) и Пико Велета (Испания). Фото предоставлено: Кристина Ромеро-Каньисалес
Используя набор синтетических данных, в три раза больший, чем в 2017 году, команда EHT проанализировала модели аккреции за оба года. Когда газ движется по спирали в черную дыру, он может выравниваться с вращением черной дыры или противодействовать ему. Наблюдаемые изменения лучше объясняются тем, что газ течет против вращения черной дыры.
«Наблюдения 2018 года в сочетании с данными 2017 года показывают дифференцированную картину аккреционного потока M87*», — говорит Эдуардо Рос, ученый из MPIfR. «Исследование подчеркивает развивающуюся природу плазменных структур вблизи горизонта событий и дает ключ к пониманию механизмов изменчивости, которые управляют средой черной дыры. Этот итеративный процесс моделирования и наблюдения имеет решающее значение для раскрытия тайн динамики среды черных дыр».
Это новое понимание особенно важно, учитывая дополнительные наблюдения тени черной дыры с помощью Глобальной миллиметровой РСДБ-решетки (GMVA) в 2018 году, представленные в апреле 2023 года. «Эти наблюдения на длине волны 3 мм в сочетании с результатами EHT на длине волны 1,3 мм дают более полную картину окружающей среды черной дыры и ее динамики», — добавляет Томас П. Кричбаум, также ученый из MPIfR и член исследовательской группы. .
Продолжающийся анализ данных EHT за более поздние годы (2021 и 2022 годы) направлен на обеспечение более строгих статистических ограничений и более глубокое понимание турбулентного потока вокруг M87 *.
Дж. Антон Зенсус, директор MPIfR и председатель-основатель сотрудничества EHT, заявляет: «Эти результаты основаны на постоянной работе EHT и подтверждены исследованиями, проведенными GMVA. Они показывают, насколько важны глобальное партнерство, новейшие технологии и постоянные исследования для научного прогресса».
Информация от: Обществом Макса Планка.
