Vedci tvrdia, že s týmto ikonickým obrázkom čiernej diery nie je niečo v poriadku: ScienceAlert

Pamätáte si ten úžasný „prvý obrázok“ čiernej diery Sagittarius A* (SGR A) v strede galaxie? Podľa výskumníkov z Národného astronomického observatória Japonska (NAOJ) to nemusí byť úplne presné.

Namiesto toho môže byť akrečný disk okolo Sgr A* pretiahnutý skôr ako guľovitý tvar, ktorý sme prvýkrát videli v roku 2022.

Vedci NAOJ použili rôzne analytické metódy na údaje o Sgr A*, ktoré prvýkrát zachytil tím Event Horizon Telescope (EHT). Údaje EHT pochádzajú zo siete ôsmich pozemných rádioteleskopov. Pôvodná analýza ukázala jasnú kruhovú štruktúru okolo tmavej centrálnej oblasti.

Iný tvar, ktorý je výsledkom opätovnej analýzy, hovorí niečo o pohybe a rozložení hmoty na disku.

Aby sme boli spravodliví voči obom tímom, analýza údajov rádiovej interferometrie je mimoriadne zložitá. Podľa astronóma NAOJ Miyoshi Mikato môže byť sférický vzhľad snímky spôsobený spôsobom, akým bola vytvorená.

Miyoshi navrhol: „Predpokladáme, že obraz prstenca vznikol v dôsledku chýb počas zobrazovacej analýzy EHT a že jeho časť bola skôr artefaktom než skutočnou astronomickou štruktúrou.“

Vysvetlenie prítomnosti čiernych dier

Ako teda vyzerá Sgr A* v reanalýze NAOJ?

„Náš obraz je mierne pretiahnutý v smere východ-západ a východná polovica je jasnejšia ako západná,“ povedal Miyoshi.

„Myslíme si, že táto prítomnosť znamená, že akrečný disk obklopujúci čiernu dieru sa otáča približne 60 percentami rýchlosti svetla.“

Akréčný disk je naplnený extrémne horúcim materiálom, ktorý „krúži odtokom“, ako keby bol vháňaný do čiernej diery s hmotnosťou 4 milióny slnečnej hmoty. Keď cykluje akrečným diskom, pôsobením trenia a magnetických polí sa materiál zahrieva. To spôsobuje, že svieti a vyžaruje väčšinou röntgenové a viditeľné svetlo, ako aj rádio.

Rôzne faktory ovplyvňujú aj tvar akrečného disku, vrátane rotácie čiernej diery. Okrem toho, rýchlosť narastania (t. j. koľko materiálu padne do disku), ako aj moment hybnosti materiálu, to všetko ovplyvňuje tvar.

Gravitačná sila čiernej diery tiež skresľuje náš pohľad na akrečný disk. Tento druh skreslenia „funhouse mirror“ robí zobrazovanie neskutočne náročným. Ako sa ukázalo, pohľad na skutočný tvar disku – pôvodný sférický pohľad EHT alebo predĺžený pohľad NAOJ – môže byť presný.

Prečo teda rozdielne názory na čierne diery?

Ako prišli tímy k dvom rôznym nápadom SGR A* s použitím rovnakých údajov?

„Žiadny ďalekohľad nedokáže zachytiť dokonalý astronomický obraz,“ povedal Miyoshi. Pri pozorovaniach EHT sa zistilo, že môžu existovať medzery v interferometrických údajoch zo široko prepojených ďalekohľadov. Počas analýzy údajov musia vedci použiť špeciálne techniky na vytvorenie úplného obrazu. To je to, čo tím EHT urobil, výsledkom čoho je obraz „okrúhlej čiernej diery“.

Miyoshiho tím zverejnil dokument popisujúci ich výsledky. V ňom navrhujú, že kruhová štruktúra na obrázku z roku 2022 uvoľnenom EHT je artefakt spôsobený hrboľatou funkciou šírenia bodov (PSF) údajov EHT.

PSF popisuje, ako zobrazovací systém pracuje s bodovým zdrojom v oblasti, ktorú pozoruje. To pomáha merať množstvo rozmazania spôsobeného nedokonalosťami v optike (alebo v tomto prípade medzerami v interferometrických údajoch). Inými slovami, mala problémy „vyplniť“ medzery.

Tím NAOJ opätovne analyzoval údaje a na riešenie medzier v údajoch použil inú metódu mapovania. To viedlo k predĺženému tvaru akrečného disku Sgr A*.

Polovica disku je jasnejšia a naznačujú, že je to spôsobené dopplerovským zvýšením, keď sa disk otáča rýchlejšie. Naznačujú, že novo analyzované údaje a dlhší obrázok ukazujú časť disku, ktorá sa nachádza niekoľko Schwarzschildových polomerov od čiernej diery, rotuje veľmi rýchlo a je pozorovaná z uhla 40° – 45°.

čo bude ďalej?

Táto opätovná analýza pomôže lepšie pochopiť, ako skutočne vyzerá akrečný disk SGR A*. Štúdia EHT SGR A*, ktorá viedla k zverejneniu snímky z roku 2022, bola prvým podrobným pokusom zmapovať oblasť okolo čiernej diery.

Konzorcium EHT pracuje na vylepšeniach Vytvoriť lepšie a podrobnejšie interferometrické snímky tejto a iných čiernych dier. V konečnom dôsledku by to malo viesť k presnejšiemu pohľadu.

Následné štúdie pomôžu vyplniť všetky medzery v pozorovaniach akrečného disku. Podrobná štúdia prostredia okolo čiernej diery by navyše mala poskytnúť viac informácií o čiernej diere ukrytej vo vnútri disku.

Tento článok pôvodne publikoval Vesmír dnesPrečítajte si pôvodný článok.