Důvod je téměř úplně způsoben Dopplerovým paprskem a zesílením záření vznikajícího v hmotě pohybující se relativistickými rychlostmi. To je zase téměř úplně řízeno orientací rotace černé díry. Černá díra zametá materiál a magnetické pole téměř bez ohledu na orientaci jakéhokoli akrečního disku.

Následující obrázky z pátého dalekohledu s horizontem událostí objasňují věci.

Černá šipka označuje směr otáčení černé díry. Modrá šipka označuje počáteční rotaci akrečního toku. Tryska M87 je víceméně východ-západ (při promítání na stránku - ve skutečnosti se domnívám, že úhel polohy promítané osy trysky by měl být spíše 72 stupňů než 90 stupňů), ale pravý ruka směřuje k Zemi, s úhlem asi 17 stupňů mezi tryskou a přímkou ​​pohledu. Předpokládá se, že rotační vektor černé díry je s tímto zarovnán (nebo zarovnán).

Dva grafy vlevo ukazují souhlas s pozorováním. Společné je, že vektor rotace černé díry má na stránce komponentu (zarovnanou s tryskou), takže jeho promítnutý vektor rotace je vlevo. Plyn je nucen rotovat stejným způsobem a vede k projektovanému relativistickému pohybu směrem k nám na jih od černé díry a od nás na sever od černé díry. Dopplerovské zesílení a paprsky se postarají o zbytek.

Jak se uvádí v článku: „Umístění špičkového toku v prstenci je řízeno rotací černé díry: vždy leží zhruba 90 stupňů proti směru hodinových ručiček od projekce rotačního vektoru na oblohu.“

EDIT: Po přečtení o něco více existuje okrajový (1,5 sigma) nesoulad mezi orientací trysky ve velkém měřítku, která by měla být přibližně PA 72 stupňů (měřeno vpravo)ze severu v pozorováních a odvozené orientaci osy rotace černé díry, která je kolem 145 $ \ pm 55 $ stupňů měřením od stejné vztažné čáry.

Moje původní odpověď níže je nesprávná, přečtěte si správnou odpověď Roba Jeffriese. Autor OP 0x90 mě požádal, abych tuto odpověď nevymazal a místo toho vysvětlil, proč se mýlí. Možná to může být poučný okamžik, kdy mohou být obrázky EHT nesprávně interpretovány.

Důvodem je naklonění akrečního disku vzhledem k naší přímé viditelnosti. Akreční disk je „před“ černou dírou v jižní části obrazu.

Můžete to porovnat s tímto obrázkem z 5. příspěvku dopisů ApJ Letters „První výsledky M87 Horizon Horizon Telescope. V. Fyzický původ asymetrického prstence“, který ukazuje jeden z nejvhodnějších teoretické simulace vedle pozorovaného obrazu:

Přehrává se však řada dalších efektů. Vidíte jen úzké frekvenční pásmo, takže jakmile je Dopplerovým efektem světlo posunuto na jinou vlnovou délku v obou směrech, nebo když má plazma špatnou teplotu, přestanete ji v obraze vidět. Dalším obecně relativistickým efektem je „časoprostorový tlak“, který rotace černé díry dává ko-rotujícím fotonům, což také v obraze způsobuje mírnou asymetrii západ-východ.

Vysvětlení, proč je výše uvedené nesprávné:

Jak již bylo uvedeno, to, co vidíme v rekonstrukci obrazu EHT, není jen jakýkoli obrázek, je to vyjádření síly rádiového signálu na vlnové délce téměř přesně 1,3 mm. I když je pro intuici vykreslen ve žluté až oranžové barvě, není běžný obraz objektu v souvislém spektru a záření plazmy končí mnohem směrověji a konkrétněji, než byste mohli obvykle očekávat. Další složkou, která značně komplikuje porozumění obrazu, jsou relativistické efekty. Například se často ukazuje, že emise zezadu černá díra předstihuje cokoli před ní! I posuzování mírně rozmazaných numerických simulací bez dalších znalostí vyžaduje velké přímé zkušenosti s tímto problémem.

Zásadní chybou, kterou jsem udělal, byl předpoklad, že obraz bude vždy otočen tak, aby předpokládaná osa otáčení směřovala na sever. Takto jsou prezentovány všechny výsledky numerické simulace a já jsem byl zmaten tím, že jsem udělal příliš mnoho teorie, abych mohl myslet jinak. Přirozeně, pokud ani nevědí, kam točí osa otáčení, a mají přinejlepším rozmazanou představu, je lepší vykreslit s ohledem na standardní systém nebeských souřadnic, k němuž došlo na obrázku EHT.

Nyní mi dovolte rozšířit odpověď Roba Jeffriese, abych přispěl k obrazu toho, jak se obraz objevuje. Získal jsem a otočil tento obrázek ze simulací Moniky Mościbodzky a dalších spolupracovníků EHT (2014, A&A): Na tomto obrázku vidíte výsledky simulace, kdy jsou tryska i rotace černé díry nakloněny různými způsoby vzhledem k pozorovateli (tryska a rotace jsou zde vždy zarovnány). Náklon je v každém sloupci stejný a každý řádek představuje jiné zvětšení a vlnovou délku pozorování. Uvidíte, že když se plazma pohybuje směrem k vám, vypadá jasněji. Toto je relativistické Dopplerovo záření. K obrazu jsou různé komponenty, včetně nejen disku, ale také trysky.

Pokud by byl disk hranou, viděli byste prstenec vytvořený proudem (plus hmota přecházející z disku na proud), který je zasažen hlavním diskem. To odpovídá sloupci zcela vpravo. Jak budete otáčet více a více (ale ne úplně) tváří k disku, stále bude existovat složka plazmy, která bude nakonec silně paprskovaná směrem k vám, zatímco celý obraz začne vypadat docela hodně jako čistý prsten (vlevo -most sloupec). Toto je aktuální hlavní scénář toho, co EHT viděl v M87.

Našel jsem tento animovaný GIF, abych to vysvětlil opravdu dobře:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/BlackHole_Lensing.gif

Vzhledem k tomu to vypadá, že jde pouze o relativní umístění černé díry ke světelným zdrojům za ní / kolem ní.