Температура чёрной дыры на грани фантастики: открытие, которое перевернуло наши представления о космосе

Гравитационное линзирование открыло новый метод исследования чёрных дыр — Earth

Астрономы нашли способ измерить температуру горячей короны, окружающей далёкую сверхмассивную чёрную дыру, расположенную в квазаре RX J1131, который находится на расстоянии 6 миллиардов световых лет от Земли.

Исследование, проведённое с помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решётки (ALMA), позволило наблюдать изменения сигнала чёрной дыры на протяжении нескольких лет, что дало возможность рассчитать размер и яркость газового облака вокруг неё.

Это открытие позволяет астрономам заглянуть в самые экстремальные условия близ чёрной дыры. Об этом сообщает Earth.

Как астрономы измерили температуру горячей короны чёрной дыры

Квазар RX J1131 стал объектом уникального исследования благодаря особому явлению — гравитационному линзированию. Это эффект, когда массивный объект, например, галактика, искривляет свет, исходящий от более далёкого источника, в данном случае от квазара.

В результате этого явления учёные смогли наблюдать несколько изображений одного и того же объекта, что дало им возможность более чётко изучить корону сверхмассивной чёрной дыры.

Использование этой природной "линзы" позволило астрономам получить столь редкое разрешение, что ранее оно было недоступно даже для самых мощных телескопов.

"Используя этот метод, мы могли наблюдать, как свет излучается из очень маленькой области рядом с чёрной дырой, что помогло нам более точно измерить её корону", — говорит Матус Рыбак, старший научный сотрудник Лейденского университета.

Гравитационное линзирование как новый способ наблюдений

Квазар RX J1131 окружён короной — облаком чрезвычайно горячего газа, который находится за пределами чёрной дыры. В этой области частицы газа нагреваются до миллионов градусов, излучая высокоэнергетическое рентгеновское и радиоподобное свечение.

Обычно корона чёрных дыр является непрозрачной, но благодаря гравитационному линзированию, свет от квазара разделяется на несколько изображений, что позволяет учёным заглянуть в ранее недоступные области.

Микролинзирование, вызванное звёздами в передней галактике, создаёт дополнительные фокусировки, что усиливает эффект и даёт возможность более детально изучать явления вблизи чёрной дыры. Такое наблюдение позволяет астрономам "увеличить" эти крошечные области и увидеть их гораздо яснее, чем с помощью обычных телескопов.

Как измерили размер короны чёрной дыры

Используя данные, полученные с помощью телескопа ALMA, учёные проанализировали изменения яркости квазара. Если бы эти изменения происходили из-за самого квазара, все его изображения тускнели и ярчали одновременно.

Однако наблюдения показали, что каждый из четырёх образовавшихся световых следов ведёт себя по-разному. Это явный знак того, что линзы в галактике фокусируются на различных частях источника света в разное время.

Исследователи, используя этот метод, смогли определить, что корона чёрной дыры имеет диаметр около 50 астрономических единиц — это примерно расстояние от Солнца до края нашей Солнечной системы.

Магнитные поля и их роль в образовании короны

Магнитные поля играют ключевую роль в формировании таких экстремальных объектов, как короны чёрных дыр. Ранее астрономы предполагали, что длинноволновое излучение, которое мы наблюдаем в радиотихих квазарах, может возникать именно в короне, а не в джетах или областях звездообразования. С помощью новых данных стало ясно, что это действительно так.

Измерения, проведённые на основе соотношения рентгеновского и радиоволнового излучения в квазаре RX J1131, подтвердили существование важного корреляционного эффекта, который связывает радио- и рентгеновское излучение.

Это открытие позволяет более точно определять свойства магнитоактивных звёзд и чёрных дыр, а также помогает астрономам изучать их внутренние процессы.

Важность дальнейших наблюдений и перспективы

Одним из результатов этого исследования стало создание нового метода для изучения чёрных дыр с помощью микролинзирования. Это открывает астрономам новые возможности для изучения отдалённых систем, которых ранее было трудно наблюдать.

В дальнейшем, обсерватория Веры К. Рубин будет проводить глубокие наблюдения, что позволит обнаружить тысячи новых линзированных квазаров, подобных RX J1131. С помощью таких данных учёные смогут точнее исследовать условия вблизи чёрных дыр и лучше понять, как их магнитные поля распределяют энергию.

Сравнение: методы наблюдения за чёрными дырами

1. Гравитационное линзирование:

Позволяет наблюдать чёрные дыры на больших расстояниях, разделяя свет на несколько изображений.
Даёт уникальную возможность изучать короны чёрных дыр с невероятной точностью.

2. Микролинзирование:

Обеспечивает фокусировку света с отдельных звёзд, что позволяет исследовать мелкие участки вокруг чёрных дыр.
Усиливает эффект линзирования, давая возможность более чётко видеть малые объекты.

3. Рентгеновские наблюдения:

Обычные методы дают возможность исследовать высокоэнергетическое излучение, исходящее от чёрной дыры.
Однако они не дают такого разрешения, как линзирование.

Уроки, извлечённые из квазара RX J1131

Это исследование является важным шагом вперёд в изучении чёрных дыр и их корон. Новый метод, использующий микролинзирование, обещает значительно улучшить наши знания о магнитных полях, излучении и структуре чёрных дыр.

В будущем, с использованием новых обсерваторий и технологий, учёные смогут изучить ещё больше удалённых квазаров и чёрных дыр, что позволит глубже понять механизмы, управляющие этими экстремальными объектами.