Wieloletnia analiza obserwacji supermasywnej czarnej dziury M87* za pomocą EHT w połączeniu z innymi symulacjami zapewnia bardziej kompleksowe zrozumienie jej środowiska.
Wykorzystując obserwacje z 2017 i 2018 roku, współpraca Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT) pogłębiła nasze zrozumienie supermasywnej czarnej dziury w centrum Messier 87 (M87*). Badania te stanowią znaczący krok w kierunku wieloletniej analizy, w celu zbadania turbulentnego przepływu akrecyjnego czarnej dziury. Wykorzystują one znacznie ulepszony zestaw symulacji, trzykrotnie większy niż poprzednie. Wyniki potwierdziły, że oś obrotu M87 jest skierowana od Ziemi. Badania zapewniają nowe spojrzenie w strukturę i dynamikę plazmy w pobliżu horyzontu zdarzeń. Połączone obserwacje, przeanalizowane z ulepszonymi modelami symulacji, zapewniają bardziej kompleksowe zrozumienie środowiska M87*.
Badania te podkreślają znaczenie włączenia większych i bardziej zróżnicowanych zestawów symulacji do badania supermasywnej czarnej dziury – powiedział Christian M. Fromm, członek grupy teoretycznej EHT, związany z Uniwersytetem w Würzburgu oraz MPIfR. Integrując dane z wielu epok z zaawansowanymi modelami, możemy lepiej zrozumieć procesy dynamiczne napędzające zmiany jasności obserwowane w pobliżu M87*. Takie podejście toruje drogę dla przyszłych badań skupiających się na złożonej interakcji dynamiki plazmy i spinu czarnej dziury.
Hung-Yi Pu, adiunkt na National Taiwan Normal University, dodał: Środowisko akrecji czarnej dziury jest turbulentne i dynamiczne. Ponieważ możemy traktować obserwacje z 2017 i 2018 roku jako niezależne pomiary, możemy ograniczyć otoczenie czarnej dziury z nowej perspektywy. Ta praca podkreśla transformacyjny potencjał obserwacji czarnej dziury ewoluującej w czasie.
Obserwacje z 2018 roku potwierdziły istnienie jasnego pierścienia zaobserwowanego w 2017 roku, o średnicy około 43 mikrosekund łuku, odpowiadającego teoretycznym przewidywaniom dla cienia czarnej dziury o masie 6,5 miliarda mas Słońca. Najjaśniejsza część pierścienia jest przesunięta o 30 stopni w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara ze względu na turbulencje w dysku akrecyjnym. Zachowanie to jest zgodne z przewidywaniami analizy z 2017 roku, w której spodziewano się takiego przesunięcia.
Korzystając z syntetycznego zestawu danych trzykrotnie większego niż w 2017 roku, zespół EHT przeanalizował modele akrecji z obu lat. Gdy gaz wpada spiralnie do czarnej dziury, może on ustawić się zgodnie lub przeciwnie do rotacji czarnej dziury. Zaobserwowane zmiany są lepiej wyjaśnione przez gaz płynący w kierunku przeciwnym do rotacji.
Obserwacje z 2018 roku, w połączeniu z danymi z 2017 roku ujawniają subtelny obraz przepływu akrecyjnego M87* – powiedział Eduardo Ros, naukowiec z MPIfR. Badania podkreślają ewoluującą naturę struktur plazmy w pobliżu horyzontu zdarzeń, oferując wskazówki na temat mechanizmów zmienności, które rządzą środowiskami czarnych dziur. Ten iteracyjny proces modelowania i obserwacji ma kluczowe znaczenie dla rozwikłania tajemnic dynamiki środowiska czarnych dziur.
To nowe zrozumienie jest szczególnie istotne w świetle uzupełniających obserwacji cienia czarnej dziury przez Global Millimeter VLBI Array (GMVA) w 2018 roku, które zostały zaprezentowane w kwietniu 2023 roku. Te obserwacje na długości fali 3 mm, w połączeniu z wynikami EHT na długości fali 1,3 mm, zapewniają pełniejszy obraz środowiska czarnej dziury i jej dynamiki – dodał Thomas P. Krichbaum, również naukowiec z MPIfR i członek zespołu badawczego.
Bieżąca analiza danych EHT z późniejszych lat (2021 i 2022) ma na celu zapewnienie mocniejszych ograniczeń statystycznych i głębszego wglądu w turbulentny przepływ wokół M87*.
J. Anton Zensus, dyrektor MPIfR i założyciel współpracy EHT, zauważył: Wyniki te opierają się na ciągłej pracy EHT i zostały potwierdzone w badaniach z GMVA. Pokazują one, jak ważne dla postępu naukowego są globalne partnerstwa, najnowocześniejsze technologie i wytrwałe badania.
Wyniki zostały opublikowane 22 stycznia 2025 roku.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
MPG
