Определение массы черной дыры Messier 87
AstroNews.ru - 25 Сентября 2019 15:30:33
Нет весов для взвешивания черных дыр. Тем не менее, астрофизики из Московского физико-технического института разработали новый способ косвенного измерения массы черной дыры, а также подтвердили ее существование. Они протестировали новый метод, о котором сообщается в ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, на примере активной галактике Messier 87.
Активные галактические ядра являются одними из самых ярких и загадочных объектов в космосе. Галактика считается активной, если она производит тонкий длинный пучок вещества и энергии, направленный наружу. Этот феномен, известный как релятивистская струя, не может быть объяснен звездами в галактике. В настоящее время существует консенсус в отношении того, что джеты создаются какими-то «двигателями», называемыми ядрами галактик. Хотя их природа плохо изучена, исследователи считают, что вращающаяся черная дыра может питать активную галактику.
Messier 87 в созвездии Девы - это активная галактика, которая находится ближе всего к Земле, а также наиболее изученная. Она наблюдается регулярно с 1781 года, когда она была впервые обнаружена в виде туманности. Прошло некоторое время, прежде чем астрономы осознали, что это галактика, и ее релятивистская струя, открытая в 1918 году, была первой из наблюдавшихся.
Структура джета Messier 87 была тщательно изучена, с отображением скоростей плазменной струи и измерением температуры и плотности частиц вблизи струи. Граница струи была изучена настолько подробно, что исследователи обнаружили, что она неоднородна по всей своей длине, изменяя форму от параболической до конической. Первоначально обнаруженный как единственный случай, этот эффект был позже подтвержден для дюжины других галактик, хотя M87 остается самым ярким примером этого явления.
Огромное количество наблюдений позволяет проверить гипотезы о структуре активных галактик, включая связь между разрывом формы струи и гравитационным влиянием черной дыры. Поведение джета и существование сверхмассивной черной дыры представляют собой две стороны одной медали: Первое можно объяснить с точки зрения последнего в то время как теоретические модели из черных дыр тестируются с помощью реактивных наблюдений.
Астрофизики использовали тот факт, что граница струи состоит из двух различных кривых, а также расстояние между ядром и разрывом струи вместе с шириной струи, чтобы косвенно измерить массу и спин черной дыры. С этой целью ученые МФТИ разработали метод, который объединяет теоретическую модель, компьютерные расчеты и наблюдения с помощью телескопа.
Исследователи пытаются описать струю как поток намагниченной жидкости. В этом случае форма струи определяется электромагнитным полем в ней, которое, в свою очередь, зависит от различных факторов, таких как скорость и заряд частиц струи, электрический ток внутри струи и скорость, с которой черная дыра нарастает материей. Сложное взаимодействие между этими характеристиками и физическими явлениями приводит к наблюдаемому разрыву.
Существует теоретическая модель, которая предсказывает излом. Поэтому команда смогла подобрать массу черной дыры так, чтобы результат моделирования совпал с видимой формой струи. Это подтвердило новую модель для оценки массы черной дыры, лежащий в основе теоретической модели .
«Новый независимый метод оценки массы и спина черной дыры является ключевым результатом нашей работы. Несмотря на то, что его точность сопоставима с точностью существующих методов, он имеет преимущество в том, что приближает нас к конечной цели. А именно уточняя параметры центрального «двигателя», чтобы глубже понять его природу », - сказала Елена Нохрина, ведущий автор статьи и заместитель руководителя лаборатории МФТИ, участвующей в исследовании.