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.
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.
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.
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.
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.
| Диапазон наблюдений | Основной инструмент | Что удалось увидеть |
|---|---|---|
| Радио | VLA, Event Horizon Telescope | Форма джета, вращение, контрджет |
| Оптический | Хаббл | Яркие узлы излучения, участок HST-1 |
| Рентген | Чандра | Энергетическая структура джета |
| Инфракрасный | Джеймс Уэбб (NIRCam) | Подробная текстура и мелкие детали струй |
Такое сочетание спектров даёт возможность сопоставить процессы в разных энергетических режимах, что особенно важно для построения полной картины активности M87*.
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.
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 | Минусы |
|---|---|
| Высокая чувствительность к тепловому излучению | Сложность обработки сигналов |
| Возможность видеть сквозь пыль и газ | Ограниченная детализация на больших расстояниях |
| Дополняет данные других диапазонов | Требует сверхточной калибровки |
Инфракрасный спектр стал недостающим звеном между радионаблюдениями и видимым светом, что делает JWST уникальным инструментом для изучения сверхмассивных чёрных дыр.
Галактика Мессье 87 — одна из крупнейших в скоплении Девы, её масса превышает массу Млечного Пути в 200 раз.
Джет M87 впервые заметили в конце XIX века — задолго до открытия чёрных дыр как астрономического явления.
Скорость движения частиц в джете настолько высока, что при наблюдении с Земли они кажутся движущимися быстрее света — эффект, известный как «сверхсветовое движение».
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.
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.
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.