EHT приближается к крупному плану черной дыры: от общего плана к детальному изучению черных дыр и джетов

А вы когда-нибудь задумывались о том, что происходит в самом сердце галактик? Там, где гравитация достигает невероятных пределов, а энергия бьет ключом? Речь идет об активных галактических ядрах (АЯГ), в которых сверхмассивные черные дыры (СМЧД) питаются окружающим веществом, выбрасывая мощные джеты — струи плазмы, достигающие межгалактических масштабов. Сегодня мы заглянем в недра одного из таких объектов — галактики NGC 1052, чтобы приоткрыть завесу тайны рождения этих космических «фонтанов».

NGC 1052: мост между мирами

NGC 1052, расположенная на расстоянии около 19 миллионов парсек от нас, представляет собой не просто галактику, а своего рода мост. Она занимает промежуточное положение между объектами, где доминирует аккреция вещества на черную дыру (как в случае с Sgr A* в центре нашей Галактики), и теми, где основную роль играют мощные джеты (как M87 или 3C84). Это делает её идеальной лабораторией для изучения механизмов формирования и ускорения этих космических струй.

Интересно, что NGC 1052 часто называют прототипом галактики с низкоионизационными ядерными эмиссионными линиями (LINER). Рентгеновские наблюдения говорят о том, что вокруг её СМЧД вращается аккреционный диск, где вещество падает на черную дыру. Этот диск, по-видимому, окружен плотным тором из пыли и газа, который долгое время мешал нам увидеть, что же происходит в самом центре.

Взгляд сквозь пылевую завесу

На протяжении многих лет астрономы использовали различные методы, чтобы проникнуть взглядом в центральные области NGC 1052. Наблюдения в радиодиапазоне, особенно на миллиметровых волнах, стали настоящим прорывом. Именно они позволяют «заглянуть» сквозь поглощающий тор и увидеть яркое пятно, которое, как считают ученые, связано с основанием джетов.

Недавно группа исследователей объединила данные, полученные с помощью нескольких телескопов, включая Глобальную миллиметровую РСДБ-сеть (GMVA) и Телескоп горизонта событий (EHT). EHT — это, по сути, виртуальный телескоп размером с Землю, который работает на волне 1,3 мм (230 ГГц). Использование таких продвинутых инструментов дало возможность получить изображения с невиданным ранее угловым разрешением.

Что мы увидели?

С помощью EHT впервые удалось обнаружить сигнал от NGC 1052 на частоте 230 ГГц. При этом был измерен поперечный размер области, из которой исходит излучение, — около 43 микросекунд дуги. Это соответствует примерно 250 радиусам Шварцшильда (радиусу черной дыры). Результаты работы GMVA, зафиксировавшие этот объект на волне 86 ГГц, подтвердили наличие яркого компактного пятна в центре галактики, но его размер оказался меньше разрешения прибора.

По данным наблюдений, в центре NGC 1052 находится двухсторонний джет, причем его струи ориентированы практически в плоскости неба. Ранее было замечено, что джеты этой галактики не расширяются параболически, как у многих других АЯГ. Они демонстрируют близкую к цилиндрической форму, которая сменяется конической на расстоянии примерно 10 000 радиусов Шварцшильда.

Наблюдения EHT также показали, что область, в которой формируются джеты, довольно компактна и имеет размеры около 43х35 микросекунд дуги. Это соответствует приблизительно 280х230 радиусам Шварцшильда. Используя данные о спектре излучения джета, исследователи смогли оценить напряженность магнитного поля в основании струи — около 1,25 Гаусс. По предположениям, вблизи горизонта событий напряженность может достигать 26 000 Гаусс.

Загадки джетов и дальнейшие исследования

Полученные результаты не только подтверждают предыдущие исследования, но и приоткрывают новые горизонты. Ученые теперь могут более точно изучить связь между черной дырой, аккреционным диском и формированием джетов.

Однако, несмотря на достигнутые успехи, многое остается неясным. В частности, до сих пор нет четкого понимания того, как джеты ускоряются и коллимируются (сжимаются). Данные наблюдений на разных частотах позволяют выдвигать новые гипотезы, но для их подтверждения нужны более подробные и точные измерения.

В дальнейшем астрономы планируют проводить наблюдения с использованием более совершенных инструментов. В частности, будут использоваться данные с EHT на волне 1,3 мм, что позволит получить изображения с еще более высоким разрешением. Объединение этих результатов с другими наблюдениями в радио- и инфракрасном диапазонах должно помочь создать более полную картину процессов, происходящих в центре NGC 1052.

Изучение джетов в NGC 1052 — это еще один шаг на пути к пониманию того, как работают активные галактические ядра и какова роль сверхмассивных черных дыр во Вселенной. Эта работа демонстрирует, как объединение усилий ученых и использование самых передовых технологий открывает нам окно в самые далекие и таинственные уголки космоса.