Гигантский джет и энергия комара: чёрная дыра М87 снова удивила астрофизиков

Сверхмассивная чёрная дыра находится в самой сердце галактики M87, расположенной в созвездии Девы.

Чёрная дыра M87*, находящаяся от нас на расстоянии в 55 миллионов световых лет, стала первой чёрной дырой в истории, которую удалось сфотографировать. В 2019 году её снимок сделал телескоп Event Horizon: на самом деле ему удалось только запечатлеть горячий аккреционный диск из материи, падающей в черную дыру – визуально он напоминает яркое кольцо-гало (на фото выше). 

Недавно M87* снова впечатлила ученых, испустив мощную вспышку гамма-излучения, чьи фотоны были в миллиарды раз более энергичны, чем видимый свет. Исследователи тут же бросились изучать вспышку, чтобы понять поведение частиц вокруг чёрных дыр. Из-за того, что материя, падающая в дыру, ускоряется её гравитацией и наполняется чрезмерной энергией, при столкновении с «неравномерностями» в магнитном поле вокруг черной дыры может возникнуть взрыв.

Как в этом процессе частицы заряжаются таким большим количеством энергии, до сих пор до конца неясно. Ученые проанализировали недавнюю гамма-вспышку с помощью системы телескопов VERITAS и метода спектрального распределения энергии (исследователи пояснили, что они словно разбили «свет на радугу и измерили, сколько энергии присутствует в каждом цвете»).

Галактика M87, из центра которой выходит джет – результат мощной вспышки чёрной дыры.Фото: NASA 

Так они установили, что каждый фотон (мельчайший квант световой энергии), выделяемый во время вспышки, содержал в себе огромное количество энергии, а именно несколько тераэлектронвольт – единиц измерения энергии в субатомных частицах. Один такой тераэлектронвольт эквивалентен энергии комара в движении. Для частички, которая во много триллионов раз меньше комара, это просто немыслимое количество энергии! 

Получается, что одна лишь вспышка чёрной дыры длилась около трех дней и произвела гигантскую струю заряженных частиц (астрофизики называют такие струи «джетами») длиной в десятки миллионов раз больше самой поверхности чёрной дыры (горизонта событий).

Исследование также помогло установить, что физическая взаимосвязь между частицами и горизонтом событий может влиять на положение джета. Более того, анализ предоставил возможность определять происхождение космических лучей, обнаруженных на нашей планете – ведь учёные неплохо натренировались идентифицировать возникновение гамма-лучей высокой энергии во время вспышки, определяя при этом, в каком месте они ускоряются.

Источник