Массу черной дыры можно определить «на глаз»

Взвесить черную дыру на весах невозможно. Однако сотрудники лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ предложили новый способ косвенного измерения массы черной дыры,

Взвесить черную дыру на весах невозможно. Однако сотрудники лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ предложили новый способ косвенного измерения массы черной дыры, параллельно подтвердив ее существование. Метод успешно протестировали на активной галактике Мессье  87. Работа опубликована в престижном научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Активные ядра галактик  — это одни из самых ярких и загадочных объектов звездного неба. Явление активности заключается в выбросе галактикой тонкой длинной струи вещества и энергии  — релятивистского джета  — и не может быть объяснено влиянием звезд, из которых галактика состоит. Согласно современным представлением, активные галактики содержат некий «мотор», называемый ядром. Пока не известно достоверно о природе этих объектов, но один из кандидатов на роль активного ядра  — это вращающаяся черная дыра.

Объект Мессье  87, находящийся в созвездии Девы,  — ближайшая к нам и наиболее изученная активная галактика. Постоянные наблюдения за ним ведутся с 1781 года  — тогда объект был открыт как туманность. Однако по мере накопления сведений туманность начала принимать очертания и с обнаружением джета была признана активной галактикой. На  сегодняшний день структура джета у Мессье  87 изучена досконально: построены карты скоростей выброса плазмы, измерены температура и концентрация частиц вещества, увлекаемого в черную дыру. Граница этого джета была измерена настолько тщательно, что ученые увидели: она не однородна по длине, а меняет форму с параболической на коническую. Обнаруженный как единичный случай, этот эффект был недавно подтвержден и для десятка других активных галактик, но М87 по-прежнему демонстрирует его наиболее ярко. Полнота наблюдений позволяет тестировать гипотезы об устройстве активных галактик, в том числе и связь излома с гравитационным влиянием черной дыры. Вообще, поведение джета и существование сверхмассивной черной дыры  — это палка о двух концах: первое можно объяснить через второе, а теоретические модели черных дыр  — протестировать на наблюдениях джета. Тем, что граница джета состоит из отрезков двух разных кривых, и воспользовались астрофизики. По расстоянию от центра ядра до точки излома им удалось косвенно измерить массу и спин черной дыры. Для этого учеными МФТИ был разработан метод, сочетающий теоретическую модель, компьютерный расчет и наблюдения с телескопов.

  Ученые пытаются описывать струйный выброс как течение замагниченной жидкости. В  таком случае форма струи определяется электромагнитным полем вокруг. Оно, в свою очередь, зависит от разных факторов: скоростей и зарядов частиц джета, электромагнитных токов внутри струи и аккреции, «всасывания» вещества черной дырой, из-за чего у нее появляется собственное магнитное поле. Сложное сплетение характеристик и физических явлений приводит к наблюдаемому излому. Существует теоретическая модель, предсказывающая излом, и подбирая массу черной дыры в модели таким образом, чтобы результат компьютерного моделирования совпал с наблюдаемой формой выброса, ученые одновременно получили новую оценку массы черной дыры, новый способ измерения, а также подтверждение гипотез теоретической модели.

  Ведущий автор работы Елена Нохрина, заместитель заведующего лабораторией фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ, прокомментировала: «Главный результат нашей работы  — новый независимый метод оценки массы черной дыры. И хотя его точность сравнима с точностью уже существовавших методов, его преимущество в том, что он приближает нас к конечной цели  — уточнению параметров центрального “двигателя” для более глубокого понимания природы его активности».

Лаборатория фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ под руководством Юрия Ковалева, членкора РАН, занимается изучением как джетов квазаров, так и исследованием структур магнитосферы пульсаров, аккреционных дисков и струйных выбросов из молодых звезд, изучением двойных черных дыр и других тесных двойных систем. Кроме понимания природы процессов происходящих в нашей Галактике и Вселенной, эти исследования имеют и практический результат. Они помогают улучшить точность навигационных систем, использующих в своей работе далекие квазары.

  Вместе с учеными из Московского физико-технического института в работе принимали участие их коллеги из ФИАН, Объединенного европейского института РСДБ и Делфтского технического университета  (Нидерланды), Института астрономии и астрофизики  (Тайвань, КНР), Национальной астрономической обсерватории Японии и Высшего университета перспективных исследований  (Токио, Япония).

Автор: Татьяна Небольсина

Последние новости

Дискотека, мастер-классы и фотосессия с тракторами: в Зарайском парке стартует неделя активностей

Дискотека, мастер-классы и фотосессия с тракторами: в Зарайском парке стартует неделя активностей Дорогие зарайцы и гости города!

Каширянам напомнили о важности использования ремней безопасности

Инспектор по пропаганде Отдела государственной инспекции безопасности дорожного движения городского округа Кашира провёл социальный раунд «Один щелчок спасает жизнь» с посетителями парка «Дубовая роща» микрорайона Ожерел

Социальный раунд «Один щелчок спасает жизнь!»

Сотрудники Госавтоинспекции на нескольких улицах городского округа Кашира провели социальный раунд «Один щелчок спасает жизнь!».

Частотный преобразователь

Подбираем решения под ваши задачи с учётом особенностей оборудования и требований

Здесь вы найдете свежие и актуальные новости в Норильске, охватывающие все важные события в городе

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Ваш email не публикуется. Обязательные поля отмечены *