Астрономи вперше виміряли розміри чорної діри

Ось вже багато років однією з найбільших таємниць астрономії є зловісні чорні діри - області, що володіють жахливим гравітаційним тяжінням.

Вченим відомо, що ці загадкові формування засмоктують будь-яку матерію. І навіть світло, що потрапило за так званий горизонт подій, не може вирватися назовні з чорної діри (це явище і визначає їхню назву).

Відомо також, що величезна кількість матерії, що рухається до неминучого кінця в центрі космічного монстра, утворює у прикордонній зоні чорної діри аккреційний диск. В окремих випадках взаємодія цього диска з чорною дірою породжує дивовижне явище під назвою релятивістські джети. Ці струмені плазми, що вириваються з центрів галактик зі швидкістю світла, можна спостерігати у 10% активних ядер галактик, що містять в центрі масивні чорні діри. Досі деталі цього процесу залишалися для астрономів незрозумілими.

Міжнародна група вчених під керівництвом Шепарда Доелмана з Обсерваторії Хейстак Массачусетського технологічного інституту досліджувала ядро гігантської еліптичної галактики М87, розташованої у 50 мільйонах світлових років від Чумацького Шляху.

У самому центрі цього зоряного скупчення знаходиться надмасивна чорна діра з масою, що в шість мільярдів разів перевищує сонячну. У своїй роботі астрономи використовували дані відразу чотирьох радіотелескопів - в Арізоні, Каліфорнії і на Гаваях.

Дослідників космосу вчені за допомогою програмного забезпечення об'єднали в один інтерферометр, що отримав назву «Телескоп горизонту подій» (EHT). Цей складний пристрій дозволив отримувати зображення у дві тисячі разів більш точне, ніж знімки космічного телескопа «Хаббл». За його допомогою астрономи детально вивчили яскраву область біля меж чорної діри.

Дослідники вперше точно виміряли діаметр аккреційного диска. Виявилося, що він усього в 5,5 рази більше радіуса горизонту подій. Це дозволило припустити, що диск і чорна діра обертаються в одному напрямку. Розрахунки показують, що якби вони оберталися в різних напрямках, диску не вистачило б енергії (при розмірі менше дев'яти радіусів горизонту подій).

Це відкриття допоможе прояснити природу формування релятивістських джетів, а заодно перевірити загальну теорію відносності Ейнштейна.

На даний момент існує дві гіпотези появи струменів плазми. Перша свідчить, що вони виникають при взаємодії аккреційного диска з магнітним полем чорної діри. За другою версією біля самого обрію подій тіла можуть розпадатися на дві частини. При цьому одна частина перетинає уявну межу і назавжди зникає, а інша прискорюється за рахунок енергії обертання чорної діри і викидається у вигляді джета.

Розгадка таємниці також криється у працях Ейнштейна, який вважав, що відстань, на яку матерія повинна наблизитися, щоб назавжди зникнути у темряві, визначають маса і швидкість обертання чорної діри.

«Теорія Ейнштейна була перевірена в умовах низької гравітації Сонячної системи, - говорить Доелман. - Але ще ніхто не перевірив її в єдиному місці у Всесвіті, де ця теорія може дати збій - на межі чорної діри».

Вимірявши розміри струменів в галактиці М87, вчені можуть розрахувати швидкість обертання діри в її центрі. На сьогоднішній день вони ще далекі від остаточного прояснення цього питання. Але, за словами астрономів, вони хочуть провести велику кількість вимірювань.

Для цього планується розширити можливості EHT, підключивши цілий ряд радіотелескопів в Чилі, Європі, Мексиці та Гренландії. !zn

Читайте також:

Астрономічна камера буде шукати в космосі темну матерію в режимі онлайн

Астрономи вперше зафіксували викривлення простору-часу

Астрономи знайшли «фабрику зірок» (відео)

Астрономи створили першу тривимірну модель вибуху наднової зірки