7.4K
Используя данные наблюдений международного проекта «Event Horizon Telescope» за сверхмассивной черной дырой в галактике Messier 87, астрономы реконструировали изменения, которые происходили в течение недели в ее непосредственном окружении. Результатом стал двухсекундный ролик, отображающий динамику газового диска вокруг гравитационного монстра и раскрывающий необнаруженные ранее структуры. Алгоритм обработки и выводы ученых описаны в журнале Nature Astronomy.
Существование черных дыр следует из Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, считающейся сегодня стандартной теорией гравитации, неоднократно подтвержденной экспериментально. Они представляют собой области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света – фотоны. Другими словами, все, что подойдет слишком близко к черной дыре будет затянуто за горизонт событий и уже не сможет вырваться обратно.
Однако это теория, и до 2019 года черные дыры, а точнее их тени, не наблюдались напрямую. Проблема в том, что, несмотря на огромные массы, эти объекты не столь велики в размере, чтобы современные телескопы в одиночку могли их рассмотреть с разрешением, позволяющим разделить аккреционный диск, окружающий черную дыру, и горизонт событий.
Чтобы обойти эти технические ограничения несколько лет назад был дан старт проекту «Event Horizon Telescope» – коллаборации из 7 телескопов, распределенных по Земному шару, – важным результатом которого стал снимок тени центральной черной дыры в галактике Messier 87. Всего за 2017 и 2018 года выполнено около 60 часов наблюдений и собрано в общей сложности примерно 10 петабайт данных.
«Используя данные наблюдательной кампании нам удалось создать видео с изменениями в газовом диске и тени сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87. Учитывая, что для отдельных кадров в ролике данных меньше, чем для единого суммарного изображения, мы применили алгоритм, использующий теорию информационного поля. Он основан на теории вероятностей и на выходе дает не одно видео, а набор возможных. Различия в них показывают неопределенности, а их общее среднее значение – структуры, идентифицированные с высокой достоверностью», – пояснил Филипп Аррас, ведущий автор исследования из Института астрофизики им. Макса Планка (Германия).
Усредненное видео показывает, что распределение яркости газового диска вокруг сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87 немного меняется в течение недели. Ряд структур, которые видны на изображении коллаборации «Event Horizon Telescope», в нем не обнаружены и, вероятно, являются артефактами визуализации. Однако две светящиеся особенности кажутся надежными и, возможно, отображают истечения горячего газа из диска.
Разработанный алгоритм предоставляет новый способ наблюдений за изменяющимися объектами во Вселенной. Особенно интересной целью является источник Стрелец A* – сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути. Поскольку он значительно меньше монстра в Messier 87, то изменяется в течение нескольких минут, что делает невозможным использование обычных методов визуализации.