В 2019 году ученые обнародовали первое изображение реальной черной дыры, что стало переломным моментом для науки. Теперь историческое изображение черной дыры, которая находится в центре галактики M87, превратили в анимацию. Короткая последовательность кадров показывает, как внешний вид черной дыры меняется с годами.
Анимация, созданная на основе старых наблюдений и математического моделирования, показывает бурную эволюцию за последнее десятилетие (с 2009 по 2017 год). Это происходит из-за того, что сила тяжести дыры превращает материал вокруг нее в постоянный водоворот.
Черные дыры — это свернувшиеся остатки массивных звезд. Их существование предсказала общая теория относительности Эйнштейна задолго до того, как ученые нашли первые доказательства их существования.
Однако присутствие черной дыры можно было подтвердить только по рентгеновскому излучению и гравитационным эффектам. Получение изображения сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87 в 2019 году (на основе данных за 2017 год) было невероятным достижением и еще одним подтверждением общей теории относительности.
Команда проекта Event Horizon Telescope (EHT), которая опубликовала оригинальное изображение, изучила старые данные, чтобы лучше понять, что происходит с черными дырами. Плодом этого труда стала небольшая анимация, которая показывает изменения ныне известной черной дыры за последнее десятилетие.
У более ранних данных не было достаточного разрешения, чтобы показать четкое изображение черной дыры, но оно соответствовало данным, полученным в 2017 году. Таким образом, данные соотнесли с существующей моделью чтобы получить представление о том, как черная дыра в M87 менялась с течением времени.
Как и ожидали ученые, центральная зона оставалась темной и не менялась, потому что именно там находится горизонт событий — все, что пересекает эту границу, навсегда теряется из-за сокрушительной гравитационной сингулярности. Вокруг него находится яркое кольцо, известное как аккреционный диск, где материя нагревается и движется по спирали внутрь. Одна сторона кольца ярче другой, потому что одна (более яркая) вращается в нашем направлении, а другая — в сторону.
Анимация показывает, что этот яркий участок довольно часто перемещался за последнее десятилетие. Это могло произойти из-за небольших изменений движения диска, которые усиливают или подавляют яркие области. Ученые говорят, что это может быть нормально для черной дыры такого размера, но более точная информация появится тогда, когда у команды будет возможность провести новые наблюдения.
Проект EHT по созданию большого массива телескопов продолжит работу в 2021 году или позже, после того, как все наблюдения и исследования были приостановлены из-за пандемии COVID-19.
Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.