Как ученые заглядывают в турбулентную «воронку» M87*? Новые наблюдения аккреционного потока черной дыры

Сверхмассивная черная дыра M87*, расположенная в центре галактики Мессье 87, оказалась не статичным объектом, а динамической системой с турбулентным потоком вещества. Новое исследование коллаборации «Телескоп горизонта событий» (EHT), опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, показало, что газ вокруг нее вращается в направлении, противоположном вращению самой дыры. Это открытие ставит под сомнение существующие модели аккреции и заставляет пересмотреть механизмы «питания» этих космических гигантов.

Сравнение данных за два года раскрыло движение плазмы

Ученые объединили наблюдения, полученные в 2017 и 2018 годах. Анализ изображений показал, что яркое кольцо вокруг тени черной дыры не статично: его самая яркая область смещается примерно на 30 градусов против часовой стрелки. Это смещение, вызванное турбулентностью аккреционного диска, позволило впервые с высокой точностью определить направление движения газа.

Ключевой вывод: ретроградный поток

Моделирование, основанное на расширенном наборе симуляций (в три раза больше, чем в предыдущих работах), показало, что вещество закручивается вокруг M87* против направления ее вращения. Такой ретроградный аккреционный поток — нетривиальный результат, который указывает на сложную гравитационную динамику вблизи горизонта событий. Диаметр кольца, подтвержденный новыми данными, составляет около 43 микросекунд дуги, что соответствует массе дыры в 6,5 миллиардов солнечных масс.

Дополнительные данные с других длин волн

Результаты EHT были сопоставлены с наблюдениями Глобальной миллиметровой VLBI-решетки (GMVA), работающей на другой длине волны. Комбинирование данных из двух источников позволило построить более полную трехмерную картину процессов, происходящих в непосредственной близости от черной дыры.

Ранее, в 2019 году, коллаборация EHT впервые получила прямое изображение тени M87, подтвердив общую теорию относительности Эйнштейна в экстремальных условиях. Нынешнее исследование переводит фокус с простого наблюдения на изучение динамики. Анализ данных за 2021 и 2022 годы, который сейчас ведется, должен дать еще более точные параметры вращения и структуры магнитных полей вокруг M87. Понимание того, как именно вещество падает в черную дыру — по или против ее вращения, — критически важно для объяснения механизмов формирования релятивистских джетов, которые M87* выбрасывает в межгалактическое пространство.