Черная дыра галактики M87 стреляет струями почти со скоростью света

Как показывают новые компьютерные модели, первая (и единственная) черная дыра, снимок которой был сделан с Земли, выбрасывает огромные струи плазмы, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света.

Черная дыра расположена в 55 миллионах световых лет от Земли, в созвездии Девы находится галактика Мессье 87, или M87, в ядре которой находится черная дыра, в 6,5 миллиарда раз превышающая массу нашего Солнца.

В 2019 году международное исследовательское сообщество под названием Event Horizon Telescope сфотографировало черную дыру, первое изображение такого рода. Черная дыра в M87 выбрасывает релятивистскую струю или плазменную струю наружу со скоростью, близкой к скорости света. В новом исследовании международная группа исследователей собрала новые идеи о черной дыре и ее струе, смоделировав ее с невероятной детализацией с помощью компьютеров.

Команда использовала трехмерное моделирование на суперкомпьютере для моделирования области черной дыры M87 и ее аккреционного диска, диска из газа, плазмы и различных частиц, которые окружают и питают черную дыру. Они приняли во внимание температуру, плотность вещества и магнитные поля, которые могут существовать с этой черной дырой на основе существующих наблюдений.

Это помогло исследователям создать компьютерную модель области черной дыры, которую они использовали для отслеживания и изучения движения фотонов или легких частиц в струе черной дыры. Затем они преобразовали эти данные отслеживания фотонов из компьютерной модели в радиоизображения и сравнили их с реальными наблюдениями черной дыры.

Они обнаружили, что их компьютерная модель хорошо сочетается с реальными данными, собранными с помощью радиотелескопов и спутников, что дает уверенность в том, что их модель достаточно точно отражает область черной дыры. «Наша теоретическая модель электромагнитного излучения и морфологии струи M87 удивительно хорошо согласуется с наблюдениями в радио, оптическом и инфракрасном спектрах», — сказал ведущий автор исследования Алехандро Крус-Осорио из Института теоретической физики Университета Гете. в заявлении.

Теперь, хотя исследователи смогли изучить и наблюдать черную дыру в M87 (особенно благодаря изображению, созданному в 2019 году), все еще остаются вопросы о том, как возникает такая мощная релятивистская струя и как она остается стабильной, стреляя на огромные расстояния в Космос. По словам Круз-Осорио, данные, собранные о струе черной дыры с помощью их компьютерной модели, показывают, как струя может работать.

Он «говорит нам, что сверхмассивная черная дыра M87 *, вероятно, сильно вращается и что плазма сильно намагничена в струе, разгоняя частицы до масштабов в тысячи световых лет», — сказал он. Соавтор Лучано Резцолла, также исследователь из Института теоретической физики Университета Гете, добавил, что, помимо улучшения нашего понимания черной дыры M87, радиоизображения команды, полученные при компьютерном моделировании, соответствуют предсказаниям, сделанным на основе теории Эйнштейна, общая теория относительности.

«Тот факт, что рассчитанные нами изображения так близки к астрономическим наблюдениям, является еще одним важным подтверждением того, что общая теория относительности Эйнштейна является наиболее точным и естественным объяснением существования сверхмассивных черных дыр в центре галактик», — сказал Резцолла. «Хотя все еще есть место для альтернативных объяснений, результаты нашего исследования сделали эту комнату намного меньше».