Ученые говорят, что что-то не так со знаменитым изображением черной дыры: ScienceAlert

Помните потрясающее «первое изображение» черной дыры Стрелец А* (Sgr A) в центре Млечного Пути? По мнению исследователей из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), это может быть не совсем точно.

Вместо этого аккреционный диск вокруг Стрельца А* может быть более вытянутым, а не круглой формой, которую мы впервые увидели в 2022 году.

Ученые из NAOJ применили различные методы анализа к данным Sgr A*, впервые полученным командой Event Horizon Telescope (EHT). Данные EHT поступили от сети из восьми наземных радиотелескопов. Первоначальный анализ показал яркую тороидальную структуру, окружающую темную центральную область.

Повторный анализ, в результате которого была получена другая форма, что-то указывает на движение и распределение материи в диске.

Справедливости ради обеим группам, данные радиоинтерферометрии очень сложны для анализа. По мнению астронома NAOJ Миёси Микато, округлая форма может быть связана с тем, как было создано изображение.

«Мы предполагаем, что кольцевое изображение возникло в результате ошибок во время анализа изображений на EHT и что эта его часть была артефактом, а не реальной астрономической структурой», — предположил Миёси.

Объяснение появления черной дыры

Итак, как выглядит Арчер А* в реанализе NAOJ?

«Наше изображение слегка вытянуто в направлении восток-запад, и восточная половина ярче западной», — сказал Миёси.

«Мы думаем, что это явление означает, что аккреционный диск, окружающий черную дыру, вращается со скоростью около 60 процентов скорости света».

Аккреционный диск заполнен сверхгорячим материалом, который как бы «кружит по стоку», втекая в черную дыру с массой 4 миллиона солнечных. Когда он вращается через аккреционный диск, трение и действие магнитных полей нагревают материал. Это заставляет его светиться, в основном в рентгеновских лучах и видимом свете, а также испускать радиоизлучение.

На форму аккреционного диска также влияют различные факторы, включая вращение самой черной дыры. Кроме того, на форму влияет скорость аккреции (т. е. сколько материи попадает в диск), а также угловой момент материи.

Гравитационная сила черной дыры также искажает наше представление об аккреционном диске. Этот тип искажения «зеркального веселья» очень затрудняет фотографирование. Как оказалось, любой вид фактической формы диска — исходный круглый вид EHT или вытянутый вид NAOJ — может быть точным.

Так почему же существуют разные взгляды на черные дыры?

Как команды пришли к двум слегка разным взглядам на Стрельца А*, используя одни и те же данные?

«Ни один телескоп не может идеально передать астрономическое изображение», — отметил Миёси. Для наблюдений EHT оказывается, что интерферометрические данные широко используемых телескопов могут содержать пробелы. Анализируя данные, ученым приходится использовать специальные методы, чтобы составить полную картину. Именно это и сделала команда EHT, получив в результате изображение «округлой черной дыры».

Команда Миёси опубликовала статью с описанием своих выводов. В нем они предполагают, что тороидальная структура на изображении EHT 2022 года является артефактом, возникающим из-за неровной функции рассеяния точек (PSF) данных EHT.

PSF описывает, как система визуализации работает с точечным источником в зоне наблюдения. Это помогает оценить, насколько сильное размытие вызвано несовершенством оптики (или, в данном случае, пробелами в интерферометрических данных). Другими словами, у него были проблемы с «заполнением» пробелов.

Команда NAOJ повторно проанализировала данные и использовала другой метод картирования, чтобы заполнить пробелы в данных. Это привело к вытянутой форме аккреционного диска Sgr A*.

Половина диска ярче, и они предполагают, что это связано с доплеровским усилением, поскольку диск быстро вращается. Они предполагают, что недавно проанализированные данные и расширенное изображение показывают часть диска, которая находится в нескольких радиусах Шварцшильда от черной дыры, вращается очень быстро и ее можно увидеть под углом 40–45°.

Что дальше?

Этот повторный анализ должен помочь лучше понять фактическую форму аккреционного диска Sgr A*. Исследование Стрельца A* с помощью EHT, которое привело к публикации этого изображения в 2022 году, стало первой подробной попыткой нанести на карту область, окружающую черную дыру.

тот Консорциум EHT работает над улучшениями. Получить более качественные и детальные интерферометрические изображения этой и других черных дыр. В конечном итоге это должно привести к более точным представлениям.

Последующие исследования должны помочь заполнить любые пробелы в наблюдениях за аккреционным диском. Кроме того, детальные исследования окружающей среды, окружающей черную дыру, должны дать больше подсказок о том, скрывается ли черная дыра внутри диска.

Эта статья была первоначально опубликована Вселенная сегодня. Прочтите оригинал статьи.