Астрономи незалежно підтвердили справжність тіні першої сфотографованої чорної діри

11 листопада 2026 р. 19:10

11 листопада 2026 р. 19:10

Астрономи незалежно підтвердили справжність структур у надмасивної чорної діри в центрі галактики M87, яка у 2019 році стала першою сфотографованою чорною дірою. Науковці використали інший, ніж у першому дослідженні, метод обробки радіоспостережень і знову відтворили характерне яскраве кільце навколо темної центральної області, званої тінню чорної діри. Результат показав, що ця структура не є артефактом комп'ютерної обробки, а відображає реальну картину того, що відбувається поблизу чорної діри. Дослідження опублікували в журналі Nature .

Композитне зображення чорної діри в центрі M87, отримане з даних Телескопа горизонту подій за 2017 рік. S. Lai, N. Thyagarajan, O. I. Wong & F. Diakogiannis / Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation

Який знімок піддали сумніву?

Коли у 2019 році Телескоп горизонту подій представив перше зображення чорної діри M87, на ньому було видно яскраве кільце з тінню всередині. Сама чорна діра не випромінює світла, яке могло б дійти до нас, тож яскраве кільце утворює гаряча речовина навколо неї, чиє випромінювання викривляється під дією надзвичайно сильної гравітації. Це та подальші зображення чорних дір відновлювали з радіосигналів, які надходили від мережі телескопів. І саме тут виникає одна з головних складностей — різні методи обробки тих самих спостережень можуть давати дещо відмінні зображення.

Телескоп горизонту подій є глобальною мережею радіообсерваторій, а об'єднання їхніх спостережень допомагає отримати ефективний телескоп із розміром антени, співмірним із діаметром Землі. Це дозволяє розрізняти надзвичайно дрібні деталі навіть на відстані десятків мільйонів світлових років. Проте відновити зображення за такими спостереженнями непросто. Дані неповні, на них впливають атмосферні перешкоди та похибки вимірювань.

Тому результат залежить від того, які математичні методи використовують для обробки. У попередніх незалежних дослідженнях навіть виникали сумніви, чи справді структура M87 обов'язково має виглядати як кільце. Щоб перевірити це, команда з австралійської наукової організації CSIRO застосувала новий алгоритм GenDIReCT.

Як перевіряли точність спостережень?

Особливість нового алгоритму в тому, що він може відновлювати зображення без використання даних, чутливих до похибок калібрування окремих телескопів. Крім того, дослідники не задавали алгоритму наперед, якої форми має бути об'єкт. З його допомогою науковці проаналізували спостереження M87, отримані у 2017, 2018 та 2021 роках на довжині хвилі 1,3 міліметра. Для кожного набору даних вони створили сотні варіантів зображень, використовуючи різні параметри обробки.

У результаті в усіх трьох наборах спостережень відтворилася одна й та сама основна структура: компактне яскраве кільце з темною центральною областю. Його середній діаметр становив близько 42 мікрокутових секунд. Це значення практично збігається з результатами попередніх досліджень Телескопа горизонту подій. На основі виміряного розміру кільця та теоретичних моделей астрономи також оцінили масу центральної чорної діри. Вона становить приблизно 6,5 мільярда мас Сонця. Ця оцінка узгоджується з попередніми вимірюваннями, заснованими на русі зір поблизу центру галактики.

Порівняння отриманих зображень із комп'ютерними моделями допомогло також оцінити орієнтацію системи. Найкраще узгодження спостерігається, якщо напрямок спостереження відхиляється приблизно на 20 градусів від осі джета — потужного потоку речовини, що виривається з центральної області галактики.

Що це означає для дослідження чорних дір?

Не всі деталі зображення вдалося однаково надійно спостерігати та відтворювати. Наприклад, ширина кільця та розподіл яскравості навколо нього можуть змінюватися залежно від способу обробки даних. Натомість його загальна форма та діаметр залишаються практично незмінними.

Водночас науковцям поки не вдалося визначити, наскільки швидко обертається чорна діра. Порівняння з теоретичними моделями свідчить на користь того, що вона обертається, однак встановити точну швидкість за наявними спостереженнями неможливо.

Однак головним результатом є те, що астрономи незалежно підтвердили попередні спостереження Телескопа горизонту подій, використавши принципово інший метод відновлення зображень, який допоможе точніше вивчати інші чорні діри та процеси поблизу них.

Як досліджують далекі чорні діри

😋 Як виявилося, надмасивна чорна діра М87 щороку поїдає до 0,4 маси Сонця. Але це невелика кількість для її маси, тож чорна діра знаходиться у стані спокою.

🔭 За допомогою Телескопа горизонту подій також вдалося сфотографувати чорну діру в центрі Чумацького Шляху — Стрільця А*.

📖 Докладніше про те, як досліджують чорні діри та що розгледіли на першому знімку такого об’єкта, — читайте у нашому матеріалі «Що таке чорна діра?».

Наука