Астрофизики получили удивительные снимки гамма-вспышки сверхмассивной черной дыры M87
В 2019 году первый в истории снимок черной дыры показал супергиганта в центре галактики M87, известной также как NGC 4486, в созвезднии Девы. Эта черная дыра вновь удивила ученых: тераэлектронвольтной гамма-вспышкой, испускающей фотоны, в миллиарды раз более энергичные, чем видимый свет. Настолько интенсивная вспышка наблюдается впервые за более чем десять лет, предлагая важные данные о том, как частицы ускоряются в экстремальных условиях вблизи черных дыр.
Яркий выброс высокоэнергетического излучения значительно превосходил энергии, обычно регистрируемые радиотелескопами в районе этой черной дыры. Вспышка длилась около трех дней и, вероятно, возникла в области размером менее трех световых дней, или 24 млрд км.
Гамма-лучи обладают самой мощной энергией в электромагнитном спектре и возникают в самых горячих и энергичных областях Вселенной. Энергия частиц измеряется в электронвольтах. Тераэлектронвольты соответствуют примерно энергии движущегося комара. Для частиц, в триллионы раз меньших, это колоссальное количество.
Падая в черную дыру, вещество формирует аккреционный диск, в котором частицы ускоряются. Часть из них выбрасывается интенсивными магнитными полями из полярных регионов черной дыры в виде мощных струй, называемых «джетами». Этот процесс часто ведет к резким энергетическим выбросам.
Гамма-лучи не могут проникнуть сквозь атмосферу Земли. Около 70 лет назад физики обнаружили, что их можно регистрировать, наблюдая вторичное излучение, возникающее при взаимодействии гамма-лучей с атмосферой. В исследовании участвовали целых 17 телескопов и обсерваторий, включая орбитальные.
«Мы до сих пор не понимаем, как ускоряются частицы около черной дыры или внутри джета. Они настолько энергичны, что движутся почти со скоростью света, и важно понять, где и как они приобретают такую энергию. Наше исследование представляет собой самые обширные спектральные данные для этой галактики, включая моделирование, которое помогает разобраться в этих процессах. Спектр показывает, как энергия от астрономических источников, таких как M87, распределяется по разным длинам волн света. Это похоже на разбиение света на радугу и измерение энергии в каждом цвете. Такой анализ помогает раскрыть различные процессы, которые обеспечивают ускорение высокоэнергетических частиц в джете сверхмассивной черной дыры», — сказал Вейдонг Джин, из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, один из авторов исследования, вышедшего в Astronomy & Astrophysics.
Исследование предоставило возможность изучить происхождение очень высокоэнергетического гамма-излучения в течение вспышки и выявить местоположение, где частицы, составляющие эту вспышку, ускоряются. Выводы могут помочь разрешить давнюю дискуссию о происхождении космических лучей, обнаруженных на Земле.
