Чёрная дыра показала то, чего не видел никто: космический телескоп раскрыл тайну M87*

Черная дыра

© Designed by Freepik is licensed under public domain

Одна из самых знаменитых чёрных дыр во Вселенной — M87*, находящаяся в центре галактики Мессье 87, снова стала объектом научных открытий. Снимки, сделанные космическим телескопом «Джеймс Уэбб», позволили рассмотреть невиданные ранее детали гигантских струй материи, вырывающихся из её недр со скоростью, близкой к световой. Эти наблюдения открывают новую главу в изучении природы джетов — колоссальных потоков субатомных частиц, формирующихся вблизи горизонта событий.

Новый взгляд на космического гиганта

Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, представило самые детальные на сегодняшний день инфракрасные снимки M87*. Телескоп «Джеймс Уэбб» показал не только главный выброс материи, но и слабый контрджет, направленный в противоположную сторону. Это стало настоящим прорывом: раньше подобные детали можно было увидеть лишь в радиодиапазоне, причём с меньшей чёткостью.

"Джет M87 особенный в том смысле, что он находится довольно близко (в астрономических масштабах) и очень яркий во всём спектре", — отметил астрофизик Ян Рёдер из Института астрофизики Андалусии.

По его словам, благодаря этому M87* можно считать «естественной лабораторией» для изучения поведения материи и магнитных полей рядом с чёрными дырами.

Что известно о M87*

M87* — сверхмассивная чёрная дыра с массой около 6,5 миллиарда Солнц. Именно она в 2019 году стала первой чёрной дырой, изображение которой удалось получить напрямую — с помощью системы Event Horizon Telescope, объединившей восемь радиотелескопов по всему миру. Тогда человечество впервые увидело её «тень» — яркое кольцо горячей плазмы, вращающейся вокруг невидимого центра.

С тех пор M87* остаётся объектом пристального внимания. Последние наблюдения показали, что она вращается с колоссальной скоростью — примерно 80% от максимально возможной, а окружающие её магнитные поля изменились всего за несколько лет. Это говорит о невероятной динамике процессов, происходящих рядом с горизонтом событий.

Инфракрасный прорыв

Ранее астрономы изучали джеты M87* в радиодиапазоне, видимом свете, ультрафиолете, рентгене и даже гамма-лучах. Но структура струй в инфракрасном диапазоне оставалась загадкой. Камера NIRCam на борту «Джеймса Уэбба» впервые позволила увидеть эти детали. Учёные сделали снимки в июне 2024 года и затем тщательно очистили их от излучения галактики, пыли и фона, чтобы выделить сам джет.

В результате удалось рассмотреть участок HST-1 — один из самых ярких фрагментов струи, находящийся недалеко от ядра. Ранее моделирование показывало, что этот участок состоит из двух областей, испускающих свет. Инфракрасные данные впервые подтвердили это напрямую.

Контрджет и его значение

На более длинных волнах NIRCam выявила слабый С-образный контрджет — выброс, движущийся в противоположную сторону. Он ранее наблюдался только в радиоволнах, но теперь исследователи смогли разглядеть его структуру с беспрецедентной чёткостью.

"Чёткость инфракрасных изображений очень впечатляет", — добавил Рёдер.

Контрджет помогает астрономам понять симметрию и физическую природу выбросов, а также то, как они взаимодействуют с газом и пылью в окрестностях галактического ядра.

Сравнение методов наблюдения

Такое сочетание спектров даёт возможность сопоставить процессы в разных энергетических режимах, что особенно важно для построения полной картины активности M87*.

Как происходила обработка данных

Чтобы получить столь чёткие изображения, исследователи разработали сложную схему очистки снимков. Сначала они смоделировали свет галактики, после чего удалили лишнее излучение и фоновый шум. Этот подход позволил буквально «вычленить» джет из космической среды. Дальнейший анализ в четырёх длинах волн помог рассмотреть энергетические особенности каждой области.

А что если…

Если продолжить наблюдения в инфракрасном диапазоне, а затем совместить их с данными радиотелескопов и рентгеновских обсерваторий, можно будет понять, как именно формируются такие джеты и почему они не рассеиваются в пространстве на протяжении тысяч световых лет. Это ключ к разгадке механизма аккреции — процесса, при котором чёрная дыра «питается» окружающим веществом.

Плюсы и минусы инфракрасных наблюдений

Инфракрасный спектр стал недостающим звеном между радионаблюдениями и видимым светом, что делает JWST уникальным инструментом для изучения сверхмассивных чёрных дыр.

Интересные факты

Исторический контекст

В 2019 году снимок M87* стал сенсацией: человечество впервые увидело «тень» чёрной дыры. Это событие подтвердило ключевые положения общей теории относительности Эйнштейна. С тех пор на её примере проверяют не только астрофизические модели, но и гипотезы о поведении материи в экстремальных условиях. Теперь «Джеймс Уэбб» добавил к этому визуальный мост между радиодиапазоном и видимым светом — шаг, который поможет понять, как чёрные дыры формируют и разрушают галактики.

FAQ

Как далеко находится M87?

Примерно в 54 миллионах световых лет от Земли, в созвездии Девы.

Что делает телескоп «Джеймс Уэбб» особенным?

Он способен фиксировать инфракрасное излучение с беспрецедентной точностью, позволяя видеть сквозь пыль и наблюдать древние и удалённые объекты.

Почему важен контрджет?

Он помогает понять симметрию выбросов и процессы, происходящие по обе стороны от чёрной дыры.

Можно ли увидеть M87 в обычный телескоп?*

Нет, она слишком далека и требует мощнейших инструментов, вроде «Хаббла» или JWST.

Что будет дальше?

Учёные планируют совместить данные JWST с новыми радионаблюдениями, чтобы получить трёхмерную модель джета.

Мифы и правда

• Миф: чёрные дыры поглощают всё без остатка.

  Правда: часть материи не падает внутрь, а выбрасывается в виде джетов.

• Миф: M87* — уникальна во Вселенной.

  Правда: таких объектов много, но именно она ближе и ярче других.

• Миф: телескоп «Джеймс Уэбб» видит чёрную дыру напрямую.

  Правда: он фиксирует излучение и свет, исходящие из окрестностей, а не саму дыру.