Наблюдения M87* улавливают турбулентный поток аккреции черной дыры

Наблюдаемые и теоретические изображения M87*. Слева: изображения EHT из кампаний наблюдений 2018 и 2017 годов. Посередине: изображения из общего релятивистского магнитогидродинамического моделирования. Справа: то же моделирование, размытое до разрешения наблюдений EHT. Автор: Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202451296

Используя наблюдения 2017 и 2018 годов, сотрудничество Event Horizon Telescope (EHT) продвинуло наше понимание сверхмассивной черной дыры в центре Мессье 87 (M87*). Это исследование знаменует собой значительный шаг к многолетнему анализу в масштабах горизонта с целью изучения турбулентного аккреционного потока черной дыры. Оно использует значительно улучшенный набор симуляций, который в три раза больше предыдущих. Результаты включают в себя основные вклады 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, связанный с Вюрцбургским университетом и MPIfR.

«Объединяя многоэпохальные данные с передовыми моделями, мы можем лучше понять динамические процессы, управляющие изменениями яркости, наблюдаемыми вблизи M87*. Этот подход прокладывает путь для будущих исследований, сосредоточенных на сложном взаимодействии динамики плазмы и вращения черной дыры».

Результаты опубликованыв журнале Astronomy & Astrophysics.

Хун-И Пу, доцент Национального тайваньского педагогического университета, добавляет: «Среда аккреции черной дыры является турбулентной и динамичной. Поскольку мы можем рассматривать наблюдения 2017 и 2018 годов как независимые измерения, мы можем ограничить окружение черной дыры с новой точки зрения. Эта работа подчеркивает преобразующий потенциал наблюдения за черной дырой, эволюционирующей во времени».

Наблюдения 2018 года подтвердили светящееся кольцо, увиденное в 2017 году, диаметром около 43 микросекунд дуги, что соответствует теоретическим предсказаниям для тени черной дыры 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 предсказаниями анализа 2017 года, который ожидал такого смещения.

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 Pico Veleta (Испания). Автор: Cristina Romero-Cañizales

Используя синтетический набор данных, в три раза больший, чем в 2017 году, команда EHT проанализировала модели аккреции за оба года. Когда газ по спирали попадает в черную дыру, он может выравниваться или противостоять вращению черной дыры. Наблюдаемые изменения лучше объясняются потоком газа, текущим против вращения черной дыры.

«Наблюдения 2018 года в сочетании с данными 2017 года раскрывают детальную картину аккреционного потока M87*», — утверждает Эдуардо Рос, ученый из MPIfR. «Исследование подчеркивает эволюционную природу плазменных структур вблизи горизонта событий, предлагая подсказки о механизмах изменчивости, которые управляют средой черных дыр. Этот итеративный процесс моделирования и наблюдения имеет решающее значение для разгадки тайн динамики среды черных дыр».

Это новое понимание особенно важно в свете дополнительных наблюдений тени черной дыры, проведенных Global Millimeter VLBI Array (GMVA) в 2018 году и представленных 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 окружения черной дыры и его динамики», — добавляет Томас П. Кричбаум, также ученый MPIfR и член группы исследователей.

Текущий анализ данных EHT за последние годы (2021 и 2022 гг.) направлен на обеспечение более строгих статистических ограничений и более глубокого понимания турбулентного потока вокруг M87*.

Дж. Антон Зенсус, директор MPIfR и основатель и председатель коллаборации EHT, отмечает: «Эти результаты основаны на непрерывной работе EHT и подтверждены исследованиями GMVA. Они показывают, насколько важны для научного прогресса глобальное партнерство, передовые технологии и постоянные исследования».

Больше информации: The persistent shadow of the supermassive black hole of M87, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202451296

Источник: Max Planck Society