В 2019 году международная коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) впервые в истории получила изображение чёрной дыры — сверхмассивного объекта в центре галактики M87, расположенной на расстоянии около 55 миллионов световых лет. Чёрная дыра M87* известна не только своей массой — более 6,5 миллиарда Солнц — но и мощными потоками заряженных частиц, выбрасываемыми с её полюсов почти со скоростью света. Эти релятивистские джеты формируются под действием сильного гравитационного поля и быстрого вращения чёрной дыры.
Несмотря на успех 2019 года, астрономы всё ещё не знали точно, где именно формируется джет вокруг M87*. Новое исследование, основанное на данных 2021 года, позволило локализовать базу потока. В работе приняли участие 300 учёных из 60 институтов мира.
Релятивистский джет M87* простирается на 3 тысячи световых лет и виден в различных диапазонах электромагнитного спектра. Технология EHT, основанная на интерферометрии с очень длинной базой (VLBI), позволяет объединять сигналы с разных радиотелескопов, создавая детальные карты структуры чёрной дыры и её окрестностей. Длинные базисы разрешают мелкие структуры, короткие — фиксируют протяжённые участки джета, а промежуточные базисы позволяют связать материю около чёрной дыры с самим джетом.
Сравнение радиоинтенсивности на разных масштабах показало, что яркое кольцо горячего газа вокруг M87*, зафиксированное в 2019 году, не является единственным источником излучения. Часть «недостающих» радиосигналов была обнаружена на промежуточных базисах, что позволило учёным выделить компактную область, вероятно, являющуюся основанием джета.
Эта зона находится примерно в 0,09 светового года от M87* и совпадает с базой релятивистского потока. «Мы наблюдали внутренние части джета M87 с помощью глобальных VLBI-экспериментов многие годы и постепенно достигли разрешения тени чёрной дыры в 2019 году. Сейчас мы движемся к полной картине региона запуска джета», — отметил соавтор исследования Хендрик Мюллер из NRAO.
Комбинация данных VLBI и моделей позволяет учёным начать связывать наблюдения с теоретическими представлениями о механизме формирования джета. Новые данные, обрабатываемые с поддержкой института радиоастрономии Общества Макса Планка в Германии, скоро позволят подключить Крупный миллиметровый телескоп в Мексике, что даст ещё более чёткое изображение области запуска потока.
Будущие наблюдения помогут не только уточнить размеры и форму джета, но и визуализировать его структуру, предоставляя уникальную возможность напрямую изучать среду вокруг сверхмассивных чёрных дыр и проверять законы физики в экстремальных условиях.
Таким образом, исследование EHT стало важным шагом к пониманию происхождения релятивистских джетов и механики работы «центрального двигателя» галактики M87.