Знаменитая черная дыра M87* выпускает струи со скоростью 99% скорости света

Москва, 14:22, 09 Янв 2020, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Знаменитая черная дыра в центре галактики M87 испускает струи материи, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света.

Черная дыра в сердце галактики Мессье 87 носит название M87*, и астрономы наблюдают ее в течение длительного времени. В прошлом году на телескопе Event Horizon было получено изображение M87*, первое в мире изображения черной дыры. Это изображение только добавило известности этой черной дыре.

M87 также известна как Дева А или NGC 4486. Это сверхгигантская эллиптическая галактика в созвездии Дева, на расстоянии около 53 миллионов световых лет от нас. M87 охватывает около 240 000 световых лет, чуть больше Млечного Пути.

Она окружена невероятными 12 000 шаровых звездных скоплений, по сравнению с ничтожными 200 у Млечного Пути. Ученые считают, что благодаря слияниям M87 стала настолько массивной.

M87* — сверхмассивная черная дыра (SMBH) в центре M87 с одной из самых высоких масс среди всех SMBH. Она примерно в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. M87* находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас и испускает релятивистскую струю материи, которая простирается примерно на 5000 световых лет в космос.

Несколько лет назад космический телескоп Hubble запечатлел хорошо известное составное изображение струи как в видимом, так и в инфракрасном свете.

Астрономы наблюдали за струей материи M87* в течение многих лет на разных длинах волн: радио, оптических и рентгеновских. Теперь впервые рентгеновские наблюдения обсерватории Chandra показывают, что участки этой струи движутся со скоростью более 99% от скорости света.

Эти новые результаты были представлены на встрече Американского астрономического общества в Гонолулу, Гавайи. Результаты также опубликованы в статье под названием «Обнаружение сверхсветового движения в рентгеновской струе M87» в Astrophysical Journal.

Что вызывает струи?

Черная дыра, подобная M87*, притягивает к себе материю в центре галактики. По мере приближения, материя начинает вращаться вокруг черной дыры в структуре, называемой аккреционным диском. Но этот материал не обречен быть засосанным в дыру.

Только небольшое его количество попадает внутрь, а часть выбрасывается обратно в космос. Выбрасываемый материал принимает форму струи или луча, который следует за линиями магнитного поля. Эти струи не являются гладкими и безликими: они имеют комки или узлы, которые могут видеть обсерватории, такие как Chandra.

Два из этих узлов представляют особый интерес для астрономов. Они годами использовали изображения для отслеживания движения этих узлов. Они находятся на расстоянии около 900 и 2500 световых лет от SMBH соответственно.

Рентгеновские данные показывают, что узлы движутся с невероятной скоростью: в 6,3 раза больше скорости света для узла, ближайшего к центру, и в 2,4 раза больше скорости света для другого.

Но ведь ничто не движется быстрее, чем скорость света?!

Но это невозможно. Ничто не движется быстрее, чем скорость света. Это, безусловно, правда, поэтому должна быть еще какая-то причина.

Эта причина еще называется «сверхсветовое движение».

«Один из нерушимых законов физики заключается в том, что ничто не может двигаться быстрее скорости света», — сказал соавтор исследования Брэд Сниос. «Мы не сломали физику, но мы нашли пример удивительного явления, называемого сверхсветовым движением».

Сверхсветовое движение включает в себя скорость объекта и его путь относительно нашей прямой видимости. Когда объект, в данном случае струя материала, движется со скоростью, близкой к скорости света, и близко к нашему лучу зрения, он создает иллюзию, называемую сверхсветовым движением.

Это происходит потому, что сама струя материи движется почти так же быстро, как и свет, который она генерирует. Поскольку струя M87* направлена ​​почти прямо на нас, она генерирует эти кажущиеся невозможными скорости.

Сверхсветовое движение

Астрономы видели эти струи, движущиеся с такими скоростями раньше, но никогда в рентгеновском свете. Это означает, что они никогда не были уверены, что сами скопления материи движутся со скоростью света на 99%. Это могли быть ударные волны, а не сгустки.

Струя из M87* движется по спирали вокруг магнитного поля, и это помогло выяснить скорость струй. В ходе рентгеновских наблюдений группа исследователей увидела, что объект с самой высокой наблюдаемой скоростью — в 6,3 раза больше скорости света — исчез более чем на 70 процентов в период между 2012 и 2017 годами.

Затухание происходило только в рентгеновских лучах, а не в оптическом и ультрафиолетовом, и, вероятно, вызвано тем, что частицы теряют энергию с течением времени, когда они вращаются вокруг магнитного поля.

Это явление называется синхротронным охлаждением. Это означает, что астрономы видели рентгеновские лучи от одних и тех же частиц в разное время, а это означает, что то, что они наблюдают, не может быть волной, а должно быть самими частицами в струе.

«Наша работа дает самое убедительное доказательство того, что частицы в струе M87* на самом деле движутся вблизи космического ограничения скорости», — сказал Сниос