Получено изображение магнитных полей на краю черной дыры M87

Коллаборация "Телескоп горизонта событий" (EHT), которая получила первое в истории изображение черной дыры, сегодня открыла новый взгляд на массивный объект в центре галактики Mесье 87 (M87): как он выглядит в поляризованном свете. Это впервые, когда астрономам удалось измерить поляризацию, сигнатуру магнитных полей, настолько близко к краю черной дыры.

Наблюдение являются ключевыми для объяснения того, как галактика M87, расположенная на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас, способна запускать энергетические струи из своего ядра, рассказывают в Европейской южной обсерватории.

"Сейчас мы видим следующий важный довод в понимании того, как ведут себя магнитные поля вокруг черных дыр и как активность в этой очень компактной области космоса может приводить в движение мощные струи, простирающиеся далеко за пределы галактики ", - говорит Моника Мосцибродзка, координатор рабочей группы EHT по поляриметрии и доцент Радбоудского университета в Нидерландах.

10 апреля 2019 года ученые сделали первое в истории изображение черной дыры, раскрывающее яркую кольцеобразную структуру с темной центральной областью -- тень черной дыры. С тех пор коллаборация EHT больше углубилась в данные о сверхмассивном объекте в центре галактики M87, собранные в 2017 году. Они обнаружили, что значительная часть света вокруг черной дыры M87 поляризована.

"Эта работа является важной вехой: поляризация света несет информацию, которая позволяет нам лучше понять физику на изображении, которое мы видели в апреле 2019 года, что раньше было невозможным", - объясняет Иван Марти-Видаль, также координатор рабочей группы EHT по поляриметрии и заслуженный исследователь GenT из Университета Валенсии, Испания. Он добавляет, что "на обнародование этого нового изображения с поляризованным светом понадобились годы работы из-за сложности методов полученич и анализа данных".

Свет становится поляризованным, проходя через определенные фильтры, например, через линзы поляризованных солнцезащитных очков, или когда он выпустился в горячих областях космоса, где присутствуют магнитные поля. Подобно тому, как поляризованные солнцезащитные очки помогают нам лучше видеть, уменьшая отражение и блики от ярких поверхностей, астрономы могут сосредоточить свой взгляд на область вокруг черной дыры, глядя на то, как поляризуется свет, происходящий от нее. В частности, поляризация позволяет астрономам картографировать линии магнитного поля, присутствующие на внутреннем краю черной дыры.

"Новоопубликованные поляризованные изображения являются ключом к пониманию того, как магнитное поле позволяет черной дыре "поедать" материю и запускать мощные струи", - говорит член коллаборации EHT Эндрю Чаел, степендиат программы NASA «Хаббл» в Принстонском центре теоретических наук и Принстонской гравитационной инициативе в США.

Яркие струи энергии и материи, выходящие из ядра M87 и простирающиеся минимум на 5000 световых лет от ее центра, являются одной из самых загадочных и энергетических особенностей галактики. Большая часть материи, находящейся близко к краю черной дыры, попадает внутрь. Однако, некоторые окружающие частицы вырываются за момент к захвату и выбрасываются далеко в космос в виде струй.

Астрономы полагались на разные модели поведения материи вблизи черной дыры, чтобы лучше понять этот процесс. Но они все еще точно не знают, как из ее центральной области, соотносительной по размерам с Солнечной системой, запускаются струи, размер которых превышает галактику, и как материя попадает в черную дыру. Благодаря новому EHT-изображению черной дыры и ее тени в поляризованном свете, астрономам впервые удалось заглянуть в область непосредственно за пределами черной дыры, где происходит это взаимодействие между поступающей и выбрасывающейся материей.

Наблюдения дают новую информацию о строении магнитных полей непосредственно за пределами черной дыры. Команда обнаружила, что лишь теоретические модели с сильно намагниченным газом могут объяснить, что они видят на горизонте событий.

"Наблюдения позволяют предположить, что магнитные поля на краю черной дыры достаточно сильны, чтобы оттеснить горячий газ и помочь ему противостоять гравитационному притяжению. Только газ, который проскальзывает через поле, может двигаться по спирали внутрь к горизонту событий", - объясняет Джейсон Декстер, доцент Колорадского университета в Боулдере, США, и координатор по теории рабочей группы EHT.

Для наблюдения за сердцем галактики M87 колоборация связала восемь телескопов по всему миру, включая северночилийские Атакамський большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA) и Атакамський эксперимент Следопыт (APEX), с которыми сотрудничает Европейская южная обсерватория (ESO), - чтобы создать виртуальный телескоп размером с Землю, EHT. Впечатляющае разрешение, полученное с помощью EHT, эквивалентно томо, которое нужно для измерения длины кредитной карточки на поверхности Луны.

"С помощью ALMA и APEX, которые благодаря своему южному расположению улучшают качество изображения, добавляя географическое расширение сети EHT, европейские ученые смогли сыграть центральную роль в исследовании", - говорит Циска Кемпер, научный сотрудник европейской программы ALMA в ESO. "Благодаря своим 66 антеннам ALMA доминирует в общей системе сбора сигналов в поляризованном свете, тогда как APEX имеет важное значение для калибровки изображения".

"Данные ALMA также имели решающее значение для калибровки, отображения и интерпретации наблюдений EHT, обеспечивая жесткие ограничения теоретических моделей, объясняющих поведение материи вблизи горизонта событий черной дыры", - добавляет Чириако Годди, ученый из Радбоудского университета и Лейденской обсерватории в Нидерландах, который возглавил сопроводительное исследование, которое возлагалось только на наблюдения ALMA.

Настройка EHT позволило команде непосредственно наблюдать за тенью черной дыры и кольцом света вокруг нее, при этом новое изображение поляризованного света четко показывает, что кольцо намагничено. Сегодня результаты работы коллаборации EHT были опубликованы в двух отдельных статьях в журнале "The Astrophysical Journal Letters". В исследовании приняли участие более 300 исследователей из многочисленных организаций и университетов по всему миру.

"EHT быстро прогрессирует, проводятся технологические модернизации сети, а новые обсерватории добавляются. Мы ожидаем, что будущие наблюдения EHT позволят более точно определить структуру магнитного поля вокруг черной дыры и рассказать нам больше о физике горячего газа в этой области", - делает вывод член коллаборации EHT Джонг Парк из Восточноазиатской ассоциации основных обсерваторий в Институте астрономии и астрофизики Академии Синика в Тайбэе.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.