Ученые Университета Аризоны раскрыли, почему снимки черных дыр в галактике M87 и Млечном Пути очень похожи, несмотря на огромные различия в массе обоих объектов. Объяснение астрономов приводится в пресс-релизе, опубликованном на сайте Phys.org.
В галактике M87, находящейся на расстоянии 53,5 миллиона световых лет от Земли, располагается сверхмассивная черная дыра Powehi (или М87*) с массой около 3,5 миллиарда масс Солнца, что соответствует размеру, превышающему размер Солнечной системы. Она считалась крупнейшим объектом такого рода, пока не были обнаружены сверхмассивные черные дыры с массами в 9,7 и 27 миллиардов масс Солнца. В 2019 году был впервые опубликован снимок Powehi, который демонстрирует светящееся кольцо вокруг темного пространства, известного как «тень» черной дыры.
12 мая 2022 года коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала снимок второй сверхмассивной черной дыры — Sgr A*, которая находится в центре Млечного Пути и в 1500 раз меньше Powehi, что сравнимо с размером орбиты Меркурия. Несмотря на то что масса обеих черных дыр сильно различается, изображение Sgr A* почти не отличается по форме от изображения черной дыры в М87. По словам исследователей, это подтверждает фундаментальное предсказание теории гравитации Эйнштейна, согласно которой размер черной дыры зависит лишь от ее массы. Поскольку M87 в 2000 раз дальше, чем Sgr A*, внешне оба объекта одинаковы, несмотря на существенные различия в размерах.
По словам Димитриоса Псалтиса, профессора астрономии и физики Университета Аризоны, если бы ученые могли получить изображение черной дыры массой всего около десяти масс Солнца (в реальности это невозможно из-за низкой разрешающей способности), то и оно было бы очень похожим на снимок M87. Светящееся кольцо, окружающее тень черной дыры, образовано фотонами и излучающими фотоны частицами, движущимися по круговым орбитам в искривленном пространстве-времени, что предсказывается уравнениями Эйнштейна. Именно поэтому во всех случаях черные дыры должны выглядеть как светящиеся «пончики», говорит ученый.
В 2000 и 2001 годах М87* и Sgr A* были определены учеными как единственно возможные цели для виртуального телескопа Event Horizon размером с Землю, поскольку они находятся в подходящей среде, делающей их достаточно различимыми для наблюдений. Тем не менее, чтобы проанализировать и подтвердить окончательное изображение Sgr A*, потребовались петабайты данных, сложные алгоритмы и несколько лет исследований, в том числе разработка моделей, которые должны помочь определить физические свойства черной дыры и ее окрестностей.