Черная дыра в пупе Млечного Пути демонстрирует магнитные поля

яВ апреле 2019 года картинка была на всех первых полосах: светящаяся закорючка оранжевого цвета с темным центром: тень настоящей черной дыры. Темное пятно произвело сенсацию. Впервые астрономы смогли сделать пример этих причудливых, но теперь несомненно существующих объектов видимыми с помощью всемирной сети подходящих радиотелескопов — «Телескопа горизонта событий» (EHT). Она расположена прямо в центре гигантской активной галактики М84 в созвездии Девы. Еще одна черная дыра, на этот раз в центре нашей галактики Млечный Путь, была обнаружена в 2022 году. Из-за своего расположения в созвездии Стрельца и по историческим причинам его называют Стрельцом А* или сокращенно «Стрелец А*».

Сегодня, 27 марта, коллаборация EHT, в которую входят более трехсот исследователей, опубликовала новое изображение дыры в центре Млечного Пути и одновременно опубликовала две научные статьи о нем. Письма в астрофизическом журнале. Вы снова можете увидеть темное пятно, которое создается потому, что гравитационное поле черной дыры направляет вокруг себя оранжевое визуализируемое микроволновое свечение диска материи, окружающего ее. Но на этот раз оранжевая закорючка состоит из множества параллельных линий. Они обозначают магнитные поля, свернутые вокруг черной дыры. Это особенно примечательно еще и потому, что очень похожая структура наблюдалась в черной дыре в центре активной галактики M87.

Магнитные поля стали видимыми, потому что исследователи EHT смогли оценить информацию, содержащуюся в поляризации собранного излучения. В поляризованном свете или другом электромагнитном излучении, таком как микроволны, волны колеблются в предпочтительной плоскости. Если плазма — газ с достаточно высокой температурой, чтобы отделять электроны от атомных тел, — пронизана магнитными полями, то это влияет на поляризацию проходящего через нее света. Поэтому, наблюдая такой свет и измеряя его поляризацию, можно сделать выводы о структуре и силе рассматриваемых магнитных полей.

„Открытие этих магнитных полей открывает окно в самые внутренние области Стрельца А*, где взаимодействие гравитации, магнетизма и кривизны пространства-времени достигает своего пика, говорит Антон Зенсус, директор Боннского института радиоастрономии Макса Планка. активно участвует в EHT. Что действительно волнует исследователей, так это сходство магнитных условий вблизи горизонтов событий двух сверхмассивных черных дыр, исследованных с помощью EHT.

В миллионы раз тяжелее звездных черных дыр

Оба объекта астрофизики классифицируют как «сверхмассивные» (более правильный термин «сверхмассивные» в Германии на самом деле не принят), поскольку они в миллионы раз тяжелее черных дыр, образующихся при коллапсе очень тяжелых звезд в конце своей жизни. . Но при массе немногим более четырех миллионов Солнца Sgr A* в тысячу раз меньше своего аналога в центре галактики M87.

Кроме того, М87 — это так называемая активная галактика, в черную дыру которой постоянно притекают большие количества материи, которая сильно нагревается и из-за взаимодействия с магнитными полями иногда образует так называемые джеты наподобие двух гигантских сопел. указывающие в противоположные стороны на протяжении тысяч световых лет, пролетающих через межгалактическое пространство. Можно было ожидать существенных различий в структуре магнитного окружения обоих объектов.

Но есть и кое-что другое. «Сейчас мы видим, что рядом с черной дырой в центре галактики Млечный Путь существуют сильные, искривленные и организованные магнитные поля», — говорит Сара Иссаун из Гарвардского центра астрофизики, соруководитель проекта EHT. «Помимо того факта, что Sgr A* имеет поразительно похожую поляризационную структуру на гораздо более крупную и массивную черную дыру M87*, мы узнали, что сильные и упорядоченные магнитные поля имеют решающее значение для того, как черные дыры взаимодействуют с газом и материей вокруг них. вокруг.”

Причина, по которой интересная информация о поляризации была получена только сейчас, связана с особой сложностью наблюдений EHT теней этих двух черных дыр, которые уже проверяют пределы того, что технически возможно. «В отличие от стандартного изображения, для которого требуется только информация об интенсивности света, представить поляризацию гораздо сложнее», — говорит астрофизик-теоретик Лучано Реццолла из Франкфуртского университета. «Фактически, наше поляризованное изображение Стрельца А* является результатом тщательного сравнения реальных измерений и сотен тысяч возможных вариантов изображения, которые мы можем создать с помощью передового суперкомпьютерного моделирования. Подобно первому изображению Стрельца А*, эти поляризованные изображения представляют собой своего рода среднее значение всех измерений».

Усилия, видимо, того стоили. «На примере двух черных дыр очень разных масс и в двух очень разных галактиках важно выяснить, чем они похожи и чем они различаются», — говорит Мариафелиция Де Лаурентис, заместитель научного сотрудника проекта EHT и профессор Университета. Неаполя. «Поскольку оба теперь дают нам доказательства существования сильных магнитных полей, само собой разумеется, что это универсальное, возможно, даже фундаментальное свойство систем такого типа. Сходство между обеими черными дырами может также включать наличие джета. В М87 мы можем наблюдать очень выраженную струю. С другой стороны, нам еще предстоит найти самолет «Стрелец А*».