Первое изображение фотонного кольца M87*

Команда Эвери Бродерика (Институт теоретической физики Периметр, Канада) впервые сделала видимым фотонное кольцо черной дыры. Это явление, предсказанное больше века назад Альбертом Эйнштейном, происходит, когда свет не только преломляется гравитацией черной дыры, но и захватывается. Сразу за горизонтом событий эти захваченные фотоны образуют узкую зону, в которой они вращаются в течение длительного времени.

Чем старше фотоны, тем ближе они подходят к горизонту событий. Это образует узкое световое кольцо, разделенное на концентрические подкольца — своего рода капсулу времени для древнего света. Астрофизики уже более подробно исследовали это явление на моделях, но фотонное кольцо еще никто не видел. Предполагалось, что для этого будет недостаточно даже огромного разрешения массива телескопов Event Horizon.

Но команде Бродерика, повторно проанализировавшей данные черной дыры M87*, записанные телескопом Event Horizon, команде удалось сделать это кольцо видимым. Астрономы смогли отличить и изолировать излучение фотонного кольца от остального рассеянного света.

«Мы как бы выключили фары, чтобы увидеть светлячков».
Эвери Бродерик

Однако этот «светлячок» — самая яркая часть фотонного кольца — имеет толщину всего около одной микросекунды дуги, что намного ниже номинального разрешения EHT, составляющего около 20 микросекунд дуги.

«Но даже если мы не можем сразу увидеть толщину кольца, визуальные данные должны показать ожидаемый диаметр этого кольца около 40 угловых секунд».
Команда Эвери Бродерика

На основе этих знаний астрофизики разработали специальный алгоритм, повторно анализирующий необработанные данные телескопа Event Horizon для этой области.

«EHT — это, по сути, цифровой инструмент, который зависит как от алгоритмов, так и от стали его антенн».
Эвери Бродерик

Это позволило команде достичь, казалось бы, невозможного: они смогли идентифицировать сравнительно слабый свет от тонкого фотонного кольца в наборах данных черной дыры M87* за четыре разных дня наблюдений. В результате появились первые изображения ее фотонного кольца.

«Наблюдения EHT за излучением на горизонте событий M87* подтверждают наличие узкого светового кольца».
Команда Эвери Бродерика

Его излучение исходит в основном от самого внешнего и самого яркого из концентрических подколец.

«Этим мы сделали кое-что важное — вокруг черной дыры мы обнаружили фундаментальную сигнатуру гравитации».
Эвери Бродерик

Четыре изображения фотонного кольца не только соответствуют ожиданиям теоретических предсказаний размера и внешнего вида, но показывают временное развитие: более темное пятно в фотонном кольце меняет свое положение и яркость в течение периода наблюдения. Команда предполагает, что здесь можно увидеть «след» струи частиц и лучей M87*.

«Но еще важнее то, что не меняется: узкое фотонное кольцо не показывает каких-либо существенных изменений своих размеров».
Команда Эвери Бродерика

Размер кольца определяется гравитацией черной дыры, а она не меняется так быстро. По данным измерений фотонное кольцо имеет диаметр 43,48 микросекунд дуги. Это также помогает еще больше сузить размер горизонта событий.

Основываясь на этом значении, астрономы также смогли определить массу черной дыры более точно, чем это было возможно ранее. У центральной черной дыры М87 масса равна 7,13 миллиардам солнечных.

Теперь Бродерик и его коллеги надеются собрать и визуализировать еще больше информации о черной дыре M87* в будущих наблюдениях.

Источник информации и фото: scinexx.de

Первая находка экзопланеты - прямое попадание!

Новый инфракрасный инструмент телескопа Subaru ищет в космосе экзопланеты. Его первая находка: планета Ross 508b, которая, возможно, содержит жидкую воду. Благодаря эллиптической орбите вокруг своей центральной звезды Ross 508, в созвездии Змеи (лат. Serpens), внесолнечная планета регулярно погружается в зону обитаемости.

Хорошим предзнаменованием для будущих открытий является последняя находка суперземли телескопом Subaru. Экзопланета находится от Земли на расстоянии всего 37 световых лет и совершает по эллиптической орбите облет своего красного карлика за одиннадцать дней, частично находясь в обитаемой зоне, что делает ее хорошим кандидатом для наличия жизни и жидкой воды.

Экзопланета Ross 508b с массой в четверо превышающей массу Земли стала первым открытием "Инфракрасного допплера", нового инструмента телескопа Subaru . Инфракрасный прибор, разработанный в японском Центре астробиологии, должен продолжать выявлять признаки планет вокруг таких красных карликов. Успешный старт дает надежду найти еще лучших кандидатов.

Около трех четвертей всех звезд в Млечном Пути являются красными карликами. Поэтому они часто встречаются и вблизи Земли. Это делает эти звезды важными объектами для поиска жизни и ближайших экзопланет. Однако низкая температура красных карликов и коэффициент излучения в видимом спектре затрудняют их изучение. При этом они излучают значительно больше излучения в инфракрасном диапазоне. Такие приборы, как "Инфракрасный допплер", используют это преимущество с помощью одноименного метода.

Еще предстоит выяснить, действительно ли можно найти жидкую воду на этой планете. Однако то, что первое открытие, сделанное прибором, показывает внесолнечную планету, расположенную так близко к обитаемой зоне, служит хорошим предзнаменованием для будущих проектов.

"Мы продолжаем наши разработки и исследования, не теряя надежды найти планету, похожую на Ross 508b".
Главный исследователь команды Бун'эй Сато, профессор Токийского технологического института

Источник информации и фото: spektrum.de

Столкновение нейтронной звезды с компаньоном

Астрономы впервые наблюдали один из самых мощных взрывов миллиметрового диапазона в космосе — столкновение нейтронной звезды со звездой-компаньоном. Возникший короткий гамма-всплеск был одним из самых сильных из когда-либо обнаруженных. Анализ послесвечения в длинноволновом миллиметровом диапазоне позволил исследователям определить происхождение вспышки и ширину ее энергичных струй, что дало важную информацию о таких событиях.

Гамма-всплески — самые яркие и энергичные взрывы в космосе: за считанные секунды они могут высвободить столько же излучения, сколько наше Солнце испускает за всю свою жизнь. Длинные гамма-всплески, длящиеся до нескольких минут, вероятно, вызваны сверхновыми , а короткие — следствием столкновения нейтронной звезды со звездой-компаньоном. Это «фабрики», на которых формируются тяжелые элементы нашей вселенной.

В далекой галактике нейтронная звезда столкнулась с другой звездой и выпустила один из самых сильных коротких гамма-всплесков, когда-либо наблюдавшихся

Взрыв, вызванный таким столкновением, создает концентрированные струи энергичных частиц и излучения. Если один из этих движущихся пучков лучей попадает на Землю, он генерирует импульс гамма-излучения, обычно короткий, длящийся всего несколько десятых секунды.

«Излучение от послесвечения необходимо, чтобы выяснить, из какой галактики был гамма-всплеск и как произошел взрыв».
Вкдущй автор Танмой Ласкар, Университет Радбауд, Нидерланды

Особое значение имеют длинноволновые составляющие излучения, обусловленные взаимодействием струй и газа вокруг них. Однако до сих пор астрономы смогли наблюдать только полдюжины коротких гамма-всплесков в радиоволновом диапазоне. Имеющиеся телескопы были слишком слабы для миллиметровых волн, и всплески были слишком далеко.

Сейчас впервые смогли зафиксировать миллиметровое излучение как результат столкновения нейтронных звезд. Благодаря высокому разрешению и чувствительности сети радиотелескопов ALMA данные миллиметрового диапазона показали истинное местоположение и природу GRB 211106A. Столкновение нейтронной звезды было на расстоянии красного смещения z = 0,7-1,4, то есть гамма-всплеск произошел, когда возраст Вселенной составлял всего 40 % от нынешнего.

Миллиметровое послесвечение гамма-всплеска GRB 211106A, полученное обсерваторией ALMA

Рентгеновские лучи, выпущенные после взрыва, считаются одними из самых сильных, когда-либо обнаруженных в таких гамма-всплесках, и то же самое относится к радиоизлучению. Миллиметровое излучение важно и для измерения угла раскрытия струи, определения характеристик коротких гамма-всплесков и для сравнения их, например, со скоростью столкновений нейтронных звезд и их слияний с черными дырами.

Анализ данных ALMA показал, что струя от GRB 211106A имела угол раскрытия около 15,5 градусов. Это один из самых широких углов распространения струи, когда-либо наблюдавшихся при аналогичном гамма-всплеске. Исходя и своих данных, астрономы делают вывод, что ALMA сможет в будущем обнаруживать примерно одно сопоставимое событие в год, что превосходит все предыдущие показатели выявления в радиодиапазоне таких коротких гамма-всплесков.

Астрономы считают, что наблюдение гамма-всплесков и их послесвечения в полном спектре излучения открывает новые возможности для изучения этих загадочных сверхвзрывов.

Источник информации и фото: scinexx.de