Розгадка загадки надшвидких потоків, що виходять з чорних дір.

Астрономи публічно представили унікальну анімацію з найвищою роздільною здатністю в історії, яка детально зображує гігантський струмінь (джет), що виривається з надмасивної чорної діри. Щоб створити це коротке відео, науковцям знадобилося понад 27 років спостережень та передові алгоритми штучного інтелекту.

Блазар 3C 345 під прицілом радіотелескопів

У центрі нашого дослідження знаходиться блазар 3C 345, який розташований у сузір'ї Геркулеса. Цей об'єкт є унікальним представником квазарів — надзвичайно яскравих надмасивних чорних дір, що знаходяться в ядрах далеких галактик. Блазар активно поглинає навколишню матерію, створюючи потужні струмені газу та плазми, що рухаються майже зі швидкістю світла. Ці струмені випромінюють величезну кількість рентгенівських і гамма-променів, що робить їх об'єктами особливої уваги в астрономії.

Щоб зафіксувати динаміку джета, науковці зібрали 116 фотографій, зроблених у період з 1995 по 2022 рік. Спостереження здійснювались за допомогою мережі з 10 радіоантен Very Long Baseline Array (VLBA), розташованих на території Сполучених Штатів. Хоча мережа має широке охоплення неба, обмежена кількість телескопів не дозволила досягти достатньої роздільної здатності окремих двовимірних зображень для детального вивчення найменших нюансів.

Штучний інтелект покращує ясність.

Щоб подолати технічні обмеження та об'єднати фрагментарні знімки в суцільне відео, дослідники застосували нейронну мережу Kine. Ця модель машинного навчання здатна аналізувати спостереження, зроблені в різні моменти часу, одночасно вивчаючи просторово-часові зв'язки в даних.

Завдяки Kine вдалося досягти роздільної здатності, що в чотири рази перевищує якість окремих кадрів. Це дозволило виміряти швидкість руху плазми в струмені з неймовірною точністю.

Виклик теоретичним концепціям

Отримані дані вразили астрофізиків. Найяскравіші елементи струменя виявилися здатними переміщатися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла в 10-13 разів, тоді як навколишній газ рухався трохи повільніше, перевищуючи швидкість світла в 9-12 разів.

За словами Маріанни Фоскі, однієї з авторок дослідження з Каліфорнійського технологічного інституту, ці результати суперечать традиційним уявленням. Раніше вважалося, що яскраві плями представляють собою ударні хвилі, які рухаються через плазму і, відповідно, повинні мати значно вищу швидкість у порівнянні з навколишнім середовищем. Нові дані не повністю спростовують ударну модель, але ставлять під сумнів її застосування до подібних об'єктів.

Перспективи для астрономії

Науковці планують адаптувати алгоритм Kine для аналізу інших змінних космічних джерел. Новий метод здатен повністю змінити підхід до вивчення динаміки плазмових струменів, дозволяючи з високою точністю вимірювати швидкість матерії у будь-якій точці космічних викидів.

Раніше ми ділилися інформацією про те, як вдалося виявити найбільший джет, що виходить з чорної діри. Інформація була отримана з джерел Live Science.