Ученые впервые посмотрели движение плазмы в джете черной дыры почти как в кино. И результат оказался неожиданным.Автор Hi-Tech Mail
Астрономы получили то, чего раньше не хватало наблюдениям черных дыр, — не набор отдельных радиокадров, а практически непрерывное видео движения вещества в гигантской струе. И оно заставило ученых усомниться в одном из привычных объяснений поведения блазаров.
Речь идет о блазаре 3C 345 — активном ядре далекой галактики, связанном со сверхмассивной черной дырой. Исследователи разработали алгоритм KINE, который с помощью нейросетевого представления объединяет разрозненные радионаблюдения и восстанавливает из них динамическую картину происходящего. Исследование опубликовано в журнале Nature.
116 снимков превратили в космическое кино
Обычные радионаблюдения с помощью сверхдлинной базовой интерферометрии (VLBI) позволяют рассмотреть джеты черных дыр с высокой детализацией, но есть проблема: каждый такой снимок фактически является отдельным кадром. Сравнивая кадры, астрономы могли отслеживать яркие структуры, но не видели непрерывного движения плазмы.
Команда исследователей загрузила в KINE 116 наблюдений блазара 3C 345, полученных в рамках программы мониторинга MOJAVE. Алгоритм одновременно анализировал данные разных лет и учитывал пространственные и временные связи между ними.
В результате получилось своеобразное космическое видео, охватывающее 27 лет наблюдений. При этом разрешение реконструкции оказалось примерно в четыре раза выше обычного предела, а общий контраст изображения — примерно в 140 раз выше, чем у традиционных методов.
Но главное произошло не с картинкой, а с ее интерпретацией.
Ударные волны оказались не такими уж ударными
До сих пор яркие узлы, перемещающиеся внутри джета 3C 345, рассматривались как ударные волны. Предполагалось, что возмущение распространяется по струе и сжимает плазму, создавая особенно яркие участки. Новая реконструкция дала ученым возможность впервые оценить локальную скорость плазмы, а не просто следить за отдельными яркими пятнами.
И тут возникла загвоздка: скорость этих ярких структур оказалась примерно такого же порядка, что и скорость окружающего потока. То есть привычная картина с ударной волной, которая должна двигаться иначе относительно самой струи, стала выглядеть гораздо менее убедительно.
Дополнительную проблему для старой версии создали данные о поляризации. Яркие узлы не совпадали с областями, где ожидались бы наиболее сильные ударные воздействия.
По новой интерпретации, это могут быть локально более яркие участки плазмы с усиленной магнитной энергией. Их видимая яркость также зависит от направления движения.
Авторы подчеркивают: результат относится именно к 3C 345 и пока не означает, что теория ударных волн неверна для всех джетов черных дыр. Однако теперь ее можно проверить на гораздо большем количестве объектов.
Если KINE удастся применить к архивам радионаблюдений других активных галактических ядер, астрономы смогут получить полноценные карты движения плазмы уже для сотен источников.
Интересно, что сама математическая задача напоминает методы реконструкции изображений, используемые в МРТ. Так что технология, созданная для изучения космических джетов, потенциально может пригодиться далеко за пределами астрономии.
В новом исследовании важен следующий шаг: ученые не просто получают более четкую картинку черной дыры и ее струи, а начинают видеть, как именно плазма движется внутри джета во времени. И, похоже, космос снова напоминает, что даже хорошо знакомая теория может получить неожиданный сюжетный поворот.
Что еще находили в джетах черных дыр
Тема не нова и для Hi-Tech Mail. Например, ранее мы писали о сверхмассивной черной дыре, которая после разрушения звезды продолжила усиливать радиоджет. Объект AT2018hyz, получивший забавное прозвище Jetty McJetface, оказался примерно в 50 раз ярче в радиодиапазоне, чем при обнаружении в 2019 году. Ученые прогнозировали дальнейший рост излучения вплоть до конца 2027 года.
Еще один материал посвящен джету знаменитой черной дыры M87*. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил рассмотреть гигантскую струю вещества в инфракрасном диапазоне с беспрецедентной детализацией.