Астрономы обработали 116 радиоснимков блазара 3C 345, сделанных между 1995 и 2022 годом, и восстановили движение плазмы вокруг сверхмассивной чёрной дыры. Реконструкция выявила детали, невидимые на отдельных наблюдениях, и показала, что яркие сгустки в джете работают совсем не так, как думали раньше.
Блазар находится на расстоянии 5,5 млрд световых лет. Его релятивистский джет направлен почти в сторону Земли — под углом всего 3–6,8° к линии зрения. Говорить о «выстреле в Землю» имеет смысл только геометрический: расстояние исключает любую опасность для планеты.
Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой объединяет сигналы от удалённых телескопов так, чтобы получить разрешение единого гигантского инструмента. Все 116 наблюдений велись на частоте 15 ГГц, но каждое дало лишь отдельный снимок. Плазма же изменялась постоянно.
Алгоритм Kine обработал весь набор одновременно. Небольшая нейросеть научилась связывать координаты, время с яркостью и поляризацией излучения, а затем восстановила промежуточные состояния джета. Видео состоит не из реальных кадров, а из вычисленных переходов между измеренными точками. Проверки показали, что при качестве данных 3C 345 интерполяция надёжна на промежутки в несколько месяцев.
Результат был в четыре раза точнее по пространственному разрешению и в 140 раз лучше по динамическому диапазону, чем стандартная обработка. Исследователи отследили не только хорошо видимые яркие комки, но и картину скоростей почти в каждой точке потока.
Карта скоростей принесла неожиданность. Яркие структуры давно считали ударными волнами, которые должны двигаться значительно быстрее окружающей плазмы. В 3C 345 они летели с той же скоростью, что и вещество рядом. Кроме того, отсутствовала ожидаемая связь между яркими образованиями и пиками поляризации.
Авторы не нашли признаков движущихся ударных волн. Более вероятное объяснение — участки повышенной яркости из-за локального усиления магнитного давления и допплеровского эффекта. Вывод касается только одного объекта и не отрицает ударные модели для других джетов.
На видео видно кажущееся движение быстрее света. Это не нарушение теории относительности. Плазма летит почти со скоростью света под малым углом к направлению на Землю. Разница в сроках доставки света создаёт иллюзию сверхсветового движения на небе — давно известный эффект при наблюдении релятивистских струй.
Kine может применяться к гораздо более быстрым процессам. Авторы уже проверили метод на данных Телескопа горизонта событий, включая снимки Стрельца A* и M87*. При дальнейшей валидации астрономы смогут получать временные реконструкции окрестностей чёрных дыр и прямо изучать, как меняются плазма и магнитные поля около горизонта событий.
