Астрономи вперше зафіксували поляризоване світло та магнітні поля, що оточують Стрілець A* (Sgr A*), надмасивну чорну діру в центрі сліду Міллі.
Історичні спостереження, проведені за допомогою телескопа Event Horizon Telescope (EHT), показали, що точно організовані магнітні поля мають схожість з тими, що оточують надмасивну чорну діру в центрі галактики M87. Це дивно, враховуючи, що маса Sgr A* приблизно в 4,3 мільйона разів перевищує масу Сонця, але M87* є набагато жахливішим, його маса еквівалентна приблизно 6,5 мільярдам Сонць.
Таким чином, нове спостереження EHT Стрільця A* свідчить про те, що сильні, добре організовані магнітні поля можуть бути спільними для всіх чорних дір. Крім того, оскільки магнітні поля M87* викликають сильні потоки або «струменя», результати свідчать про те, що Стрілець A* міг мати власні приховані, слабкі струмені.
пов'язані: Космічний телескоп Джеймса Вебба виявив «надзвичайно червону» надмасивну чорну діру, що росте в ранньому Всесвіті
«Це нове зображення чорної діри в центрі нашої галактики Чумацький Шлях, Sgr A*, говорить нам про те, що поблизу чорної діри є сильні, закручені, регулярні магнітні поля», — сказала Сара Іссон, асоційований керівник науково-дослідної програми NASA Hubble Fellowship. програма. «Деякий час ми вважали, що магнітні поля відіграють ключову роль у тому, як чорні діри живлять і викидають речовину в потужних струменях», — сказав Space.com співробітник Центру астрофізики Ейнштейна (CfI) у Гарварді та Смітсонівському інституті.
«Це нове зображення разом із разюче подібною поляризаційною структурою, яку можна побачити у більшій і потужнішій чорній дірі M87*, показує, що сильні впорядковані магнітні поля є важливими для того, як чорні діри взаємодіють з газом і речовиною, що їх оточує».
Порівняння магнетизму двох гігантських чорних дір
EHT складається з кількох телескопів по всьому світу, включно з Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA), які об’єднуються, щоб утворити телескоп розміром із Землю, і не є чимось чужим для створення історії науки.
У 2017 році телескоп EHT зробив перше зображення чорної діри та її навколишнього середовища, знявши M87*, розташовану на відстані приблизно 53,5 мільйонів світлових років від Землі. Через два роки після оприлюднення цього зображення публіці в 2019 році колаборація EHT знову показала перший погляд на поляризоване світло навколо чорної діри M87*.
Поляризація виникає, коли світлові хвилі спрямовані під певним кутом. Магнітні поля, створювані плазмою, яка обертається навколо чорних дір, поляризують світло під кутом 90 градусів до них. Це означає, що спостереження за поляризацією навколо M87* дозволило вченим вперше «побачити» магнітні поля навколо чорної діри.
Після цього у 2022 році було виявлено, що EHT також зробив зображення надмасивної чорної діри Sgr A*, яка розташована набагато ближче до Землі, всього за 27 000 світлових років від Землі, чорної діри, навколо якої висічений Чумацький Шлях.
Тепер EHT нарешті надав вченим зображення поляризованого світла, а отже, і магнітних полів, що оточують цю надмасивну чорну діру.
«Поляризоване світло — це те, що вчить нас про магнітні поля, властивості газу та механізми, які виникають під час живлення чорної діри», — сказав Іссон. «Враховуючи додаткові проблеми зображення Sgr A*, справді дивно, що ми взагалі змогли отримати поляриметричне зображення!»
Ці проблеми виникають, незважаючи на те, що Стрілець A* знаходиться ближче до Землі, оскільки менший розмір надмасивної чорної діри Чумацького Шляху означає, що важко відобразити матерію, що обертається навколо неї з близькосвітловою швидкістю. M87* набагато більший, а це означає, що матеріал, який рухається з більш-менш однаковою швидкістю, займає набагато більше часу, щоб завершити кругообіг, що полегшує EHT його захоплення.
Подолання цих труднощів означає, що тепер можна порівняти дві чорні діри на протилежних кінцях спектру надмасивних чорних дір, маса яких в один мільярд разів перевищує масу Сонця, а інша – у мільйони разів перевищує масу нашої зірки. Попередній висновок полягає в тому, що ці магнітні поля надзвичайно схожі одне на одне.
«Ця подібність була особливо дивною, тому що M87* і Sgr A* — дві абсолютно різні чорні діри», — сказав Іссон. «M87* — це особлива чорна діра: вона має масу 6 мільярдів мас Сонця, живе у гігантській еліптичній галактиці та випромінює потужний струмінь плазми, який можна побачити на всіх довжинах хвиль.
«Sgr A*, з іншого боку, дуже поширений: він має масу 4 мільйони сонячних мас, живе в нашій правильній спіральній галактиці Чумацький Шлях і, здається, взагалі не має потоку».
Іссон пояснив, що просто дивлячись на частину поляризованого світла, команда очікувала дізнатися про різні властивості магнітних полів M87* і Sgr A*.
Іссун додав: «Можливо, один з них більш організований і сильний, а інший більш бурхливий і слабкий». «Однак, оскільки вони знову виглядають схожими, тепер цілком зрозуміло, що ці два різних класи чорних дір мають дуже схожу геометрію магнітного поля!»
Результати свідчать про те, що більш глибоке дослідження Sgr A* може виявити досі невідкриті особливості.
Надмасивна чорна діра Чумацького Шляху випускає невидимий струмінь?
Поляризація світла та елегантні та потужні магнітні поля Стрільця A*, а також той факт, що він дуже схожий на M87*, можуть вказувати на те, що наша центральна чорна діра досі приховувала від нас секрет.
«Ми очікуємо, що сильні та впорядковані магнітні поля безпосередньо пов’язані із запусками літаків, як ми спостерігали в M87*», — пояснив Іссун. «Оскільки Sgr A*, без спостережуваних літальних апаратів, здається, має дуже схожу геометрію, можливо, в Sgr A* також ховається літальний апарат, який чекає на спостереження, що було б дуже захоплююче!»
Астрономи не були дуже здивовані, не побачивши струмінь від Sgr A*. Це тому, що M87* оточений такою кількістю газу та пилу, що щороку споживає еквівалент двох-трьох сонячних променів. Це означає, що є багато матеріалу, магнітні поля якого можуть спрямовувати його до полюсів і вибухати струменями.
З іншого боку, Стрілець A* споживає дуже мало речовини, що еквівалентно з’їданню людиною одного рисового зерна кожні мільйон років. Ці спостереження свідчать про те, що надмасивна чорна діра, якою ми харчуємося, все ще може мати струмінь; Це важко побачити.
«Є багато доказів можливих витоків і навіть струменів, створених чорною дірою в минулому, але жоден струмінь ніколи не був зображений у Стрільці A* через складне середовище галактичного центру», — сказав Іссон. «Це буде велике відкриття про нашу чорну діру та зв’язок з її історією в нашій Галактиці Чумацький Шлях».
Вона додала, що процес, який запускає ці струмені, є найактивнішим механізмом у всьому Всесвіті і сильно впливає на ядра галактик, наприклад, видаляючи газ і пил, необхідні для народження зірок, і впливаючи на те, як галактики ростуть і еволюціонують. Це означає, що відкриття струменя, що виходить із Стрільця A*, вплине на наше розуміння того, як Чумацький Шлях еволюціонував, щоб прийняти форму, яку астрономи спостерігають сьогодні.
Іссон продовжив: «Дивно, що такі масштабні пошкодження можуть бути спричинені таким маленьким ядром у галактиці, і все це починається на краю центральної чорної діри, де керують ці магнітні поля».
Іссон сказав, що завдяки цим двом поляризованим зображенням двох абсолютно різних чорних дір вчені тепер мають дуже переконливі докази того, що сильні магнітні поля є всюди в цих космічних гігантах.
«Наступним кроком є з’ясування того, як ця геометрія пов’язана з тим, як ці системи рухаються, еволюціонують і світяться», – сказала вона.
EHT розпочне свою спостережну кампанію 2024 року на початку квітня, і співпраця сподівається отримати багатокольорові зображення знайомих чорних дір, таких як M87* і Sgr A*, спостерігаючи за ними в різних частотах світла.
«У наступному десятилітті зусилля EHT нового покоління спрямовані на додавання більше телескопів, щоб заповнити наше віртуальне дзеркало розміром із Землю, яке часто спостерігають», — додав Іссон. «Завдяки цим розширенням EHT ми зможемо створювати поляризовані фільми чорних дір і безпосередньо спостерігати динаміку між чорною дірою M87* та її струменем».
Крім того, дослідник CFI сказав, що EHT може врешті-решт отримати космічну допомогу у спостереженні за чорними дірами та їх динамікою. Одна із запропонованих місій, яка може допомогти досягти цього, — це місія Black Hole Explorer (BHEX), яка додає єдиний космічний телескоп до наземного масиву EHT.
«Вважається, що ступінь обертання чорних дір безпосередньо пов’язана з тим, чому магнітні поля поблизу чорної діри виглядають так, як вони виглядають, і як вони можуть запускати струмені», — підсумував Іссон. «Використовуючи BHEX, ми можемо відобразити чітку сигнатуру фотонного кільця чорних дір. Це фотонне кільце кодує властивості простору-часу навколо чорної діри, включаючи обертання чорної діри!»
Дослідження команди EHT було опубліковано в середу (27 березня) в журналі Листи астрофізичного журналу.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
