Чорна діра M87 стріляє струменями майже зі швидкістю світла

Галактика Мессьє 87 (M87) розташована на відстані 55 млн світлових років від Землі у сузір’ї Діви. Це гігантська галактика з 12 тис. кульовими скупченнями, 200 кульових скупчень Чумацького Шляху здаються скромними у порівнянні з ними. У центрі M87 знаходиться чорна діра з масою 6,5 млрд сонячних мас. Це перша чорна діра, для якої існує зображення, створене у 2019 році міжнародною дослідницькою колаборацією Event Horizon Telescope.

Ця чорна діра M87 стріляє струменем плазми зі швидкістю, близькою до швидкості світла, так званим релятивістським струменем довжиною 6 тис. світлових років. Величезна енергія, необхідна для живлення цього струменя, ймовірно, виходить із гравітаційного тяжіння чорної діри. Але як виникає такий струмінь і що забезпечує його стійкість на величезних відстанях, ще не зовсім зрозуміло.

M87 притягує матерію, яка обертається в диску по зменшуваній орбіті, поки не буде поглинена чорною діркою. Струмінь запускається з центру акреційного диска, що оточує M87, і фізики-теоретики з Університету Ґете разом із вченими з Європи, США та Китаю дуже докладно змоделювали цей регіон. Вони використовували найскладніше тривимірне моделювання на суперкомп’ютері, в якому використовується приголомшлива кількість часу ЦП на моделювання, і їм доводилося одночасно вирішувати рівняння загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна, рівняння електромагнетизму Джеймса Максвелла і рівняння гідродинаміки Леонарда Ейлера. Результатом стала модель, в якій значення, розраховані для температури, щільності речовини і магнітних полів, напрочуд добре відповідають тому, що було виведено з астрономічних спостережень.

На цій основі вчені змогли відстежити складний рух фотонів у викривлений простір-час самої внутрішньої області джета і перетворити це на радіозображення. Потім вони змогли порівняти ці змодельовані на комп’ютері зображення зі спостереженнями, зробленими за допомогою численних радіотелескопів та супутників за останні три десятиліття.

Доктор Алехандро Крус-Осоріо, провідний автор дослідження, зазначає, що «наша теоретична модель електромагнітного випромінювання та морфології струменя M87 напрочуд добре узгоджується зі спостереженнями в радіо, оптичному та інфрачервоному спектрах. Надмасивна чорна діра M87, ймовірно, швидко обертається і плазма сильно намагнічена в струмені, розганяючи частки до масштабів тисячі світлових років».

Професор Лучано Резцолла з Інституту теоретичної фізики Університету Гете у Франкфурті зазначає, що «той факт, що розраховані нами зображення такі близькі до астрономічних спостережень, є ще одним важливим підтвердженням того, що загальна теорія відносності Ейнштейна є найбільш точним і природним поясненням існування надмасивних чорних дір у центрі галактик. Хоча ще є місце для альтернативних пояснень, але результати нашого дослідження зробили цю «кімнату» набагато меншою».

Читайте також:

• Ці гіпотетичні чорні діри можуть стерти ваше минуле та змінити майбутнє
• На супутникових картах Google була виявлена загадкова «чорна діра»