Вот как выглядит фотонный круг вокруг черной дыры

Ученые переобработали изображение черной дыры в центре галактики M87, чтобы показать фотоны у горизонта событий, откуда они все еще могут вырваться, но вынуждены несколько раз огибать черную дыру.

Об этом сообщают OstanniPodii.com со ссылкой на пресс-релиз Университета Ватерлоо.

Когда ученые представили первое в истории человечества изображение черной дыры в 2019 году – темное ядро, окруженное огненной аурой падающего в нее материала – они считали, что из этих данных можно извлечь более богатые образы и идеи.

Проведенные симуляции предполагали, что за сиянием рассеянного оранжевого свечения должно скрываться тонкое яркое кольцо света, созданное фотонами. Называемое "фотонным кругом", оно находится близ горизонта событий черной дыры и представляет собой путь, который фотоны должны пройти несколько раз вокруг объекта, прежде чем вырваться в окружающее пространство.

Группа исследователей под руководством астрофизика Эйвери Бродерика использовала сложные алгоритмы визуализации, чтобы по существу "переработать" оригинальные изображения сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87.

"Мы выключили прожектор, чтобы увидеть светлячки", - сказал Бродерик, ассоциированный преподаватель Института Периметра и Университета Ватерлоо. "Мы смогли сделать нечто содержательное – определить фундаментальный признак гравитации вокруг черной дыры".

По сути, путём "отслаивания" элементов изображения, "можно отчетливо раскрыть окружающую среду черной дыры", говорит соавтор Хунг-И Пу, доцент Национального педагогического университета Тайваня.

Для достижения этого команда воспользовалась новым алгоритмом визуализации в рамках аналитической системы Телескопа горизонта событий (EHT) под названием THEMIS, чтобы изолировать и получить четкую кольцевую особенность из оригинальных наблюдений черной дыры M87, а также выявить отпечаток мощной струи, вырывающейся наружу от черной дыры.

Результаты исследования подтверждают теоретические предсказания и предлагают новые способы изучения этих загадочных объектов, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик.

Новости по подобной теме:

		Астрономы обнаружили крошечную черную дыру, неоднократно пробивающую газовый диск более крупной черной дыры
		Сверхмассивные черные дыры ненадолго просыпаются из глубокого сна благодаря измельченным ими звездам
		JWST разглядел большое количество новорожденных квазаров в ранней Вселенной

Черные дыры долгое время считались невидимыми, пока ученые не выманили их из тайника с помощью сети телескопов, охватывающей весь земной шар, EHT. Используя восемь обсерваторий на четырех континентах, направленных одновременно на одну точку на небе и связанных наносекундной синхронизацией, исследователи EHT наблюдали за двумя черными дырами в 2017 году.

В 2019 году коллаборация EHT впервые открыла сверхмассивную черную дыру в галактике M87, а в 2022 году – сравнительно небольшую, но бурную черную дыру в центре нашей собственной галактики Млечный Путь под названием Стрелец A*.

Сверхмассивные черные дыры занимают центр большинства галактик, упаковывая огромное количество массы и энергии в небольшом пространстве. Например, черная дыра M87 в два квадрильона (это двойка, за которой следуют 15 нулей) раз массивнее Земли.

Изображение M87, представленное учеными в 2019 году, было знаковым, но исследователи считали, что они могут улучшить изображение и получить новые сведения, прилагая больше ума, а не трудностей. Они применили новые методы программного обеспечения для реконструкции исходных данных 2017 года в поисках явлений, которые, как предполагали теории и модели, скрываются под поверхностью. На новом, полученном в результате работы снимке, изображен фотонный круг, состоящий из серии все более четких подкругов, которые команда затем сложила, чтобы получить полное изображение.

"Применяемый нами подход предполагал использование нашего теоретического понимания того, как выглядят эти черные дыры, чтобы построить индивидуальную модель для данных EHT", – сказал Доминик Пеше, член команды, работающий в Центре астрофизики Гарвардского университета и Смитсоновского института. "Эта модель разделяет восстановленное изображение на две наиболее интересующие нас части, поэтому мы можем изучать обе части отдельно, а не смешивать их вместе".

"Результат стал возможным потому, что EHT – это вычислительный инструмент по своей сути", – сказал Бродерик. "Он также зависит от алгоритмов, как и от стали. Передовые алгоритмические разработки позволили нам исследовать ключевые особенности изображения, пока остальные воспроизводились в родной разрешительной способностью EHT".

Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal 16 августа.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры