Видео джета чёрной дыры опровергает теорию ударных волн
Учёные разработали алгоритм, который превратил 116 отдельных радионаблюдений в непрерывное видео джета блазара 3C 345. Результаты показали, что яркие структуры в джете движутся не как ударные волны, а как локально усиленные магнитные области, что противоречит устоявшейся теории.
Астрономы долгие годы изучали джеты чёрных дыр, полагаясь на радиоизображения, полученные методом очень длинной базовой интерферометрии (VLBI). Эти наблюдения позволяли обнаруживать движущиеся структуры, которые казались быстрее света, но каждое изображение было отдельным снимком, что ограничивало информацию о динамике их движения.
Новый алгоритм для видеореконструкции
Исследователи разработали алгоритм под названием kine — «алгоритм видеореконструкции для VLBI-наблюдений переменных источников». Он использует нейросетевое представление видео для одновременной обработки изображений, снятых в разные моменты времени, и извлечения пространственно-временных корреляций из данных.
Применив kine к 116 VLBI-наблюдениям блазара 3C 345 из программы мониторинга MOJAVE, учёные восстановили видео движения джета. Реконструкция достигла разрешения примерно в четыре раза выше обычного предела и примерно в 140 раз выше общего контраста изображения по сравнению с традиционными методами.
Что показало видео
Видео позволило исследователям оценить локальное движение плазмы по всему джету, а не просто отследить отдельные яркие узлы, как в предыдущих методах. Как объясняют авторы исследования, опубликованного в журнале Nature: «Одновременное изображение всех наблюдений позволяет информации распространяться между кадрами, улучшая разрешение и динамический диапазон за пределы того, что достижимо при кадр-за-кадром визуализации».
Опровержение теории ударных волн
Ранние исследования блазара 3C 345 отслеживали яркие структуры, которые казались движущимися быстрее света. Их интерпретировали как ударные волны, вызванные возмущениями в джете, сжимающими плазму. Однако для этого ударная волна должна была бы двигаться с другой скоростью, чем релятивистский джет.
Новые данные показали иное. Исследователи обнаружили, что яркие компоненты движутся с той же скоростью, что и окружающая плазма. Как пишут авторы: «Мы не нашли доказательств того, что движущиеся яркие компоненты являются сильно ударными областями, как предполагалось ранее, потому что скорости компонентов того же порядка, что и средняя скорость потока в тех же областях».
Новая интерпретация
Вместо ударных волн команда предполагает, что узлы — это локально более яркие, магнитно усиленные области, яркость которых повышена за счёт направления их движения. Эта гипотеза подтверждается отсутствием корреляции между яркими особенностями и пиками в дробной поляризации.
Границы применимости
Авторы отмечают, что результаты применимы конкретно к блазару 3C 345 и не обязательно ко всем джетам чёрных дыр. Будущие исследования смогут выяснить, нужно ли пересматривать стандартное объяснение ударными волнами для других источников. Применение kine к крупным архивным программам мониторинга джетов может обеспечить полные карты движения для сотен активных ядер галактик.
Исследование опубликовано в журнале Nature под авторством Марианны Фоски и соавторов. Это данные исследования, а не медицинский совет.
