Новые наблюдения имеют ключевое значение для объяснения механизма образования высокоэнергетических джетов - струйных выбросов из ядра галактики M87, расположенной на расстоянии в 55 миллионов световых лет от Земли.
"Теперь в наших руках очередной наблюдательный факт критической важности, который позволяет понять, как ведут себя магнитные поля вокруг черных дыр и как активные процессы в этих сверхкомпактных областях пространства могут порождать мощные джеты, простирающиеся далеко за пределы галактики", - отметила координатор Рабочей группы EHT по поляриметрии и профессор Радбаудского университета в Нидерландах Моника Мочибродска.
1/ The Event Horizon Telescope (EHT) collaboration, who produced the first ever image of a black hole, have imaged the magnetic fields at the edge of M87's black hole. #RealBlackHole #EHTblackhole
— ESO (@ESO) March 24, 2021
Credit: @ehtelescope https://t.co/NfsH5bjXFP pic.twitter.com/oI4DbmQXw3
Напомним, галактика Мессье 87, также называемая Дева A, представляет собой гигантскую эллиптическую галактику, вторую по яркости среди галактик в Скоплении Девы и одну из наиболее массивных в местной Вселенной. Находящаяся в ее центре сверхмассивная черная дыра является одна из крупнейших известных на данный момент: ее масса оценивается в 6-7 млрд масс Солнца. По этому показателю она примерно в тысячу раз превосходит черную дыру Стрелец A*, которая находится в центре Млечного Пути.
Для наблюдений галактики M87 ученые объединили восемь телескопов, расположенных по всему миру, включая находящуюся в Чили Атакамскую Большую миллиметровую/субмиллиметровую антенную решетку ALMA и телескоп APEX (Atacama Pathfinder EXperiment), чтобы создать виртуальный телескоп размером с Землю. Достигнутое в результате разрешение эквивалентно разрешению, при котором с Земли можно измерить стороны кредитной карты на поверхности Луны.
Два года назад астрономы опубликовали первое в истории изображение черной дыры - яркую кольцеобразную структуру с темной центральной областью, тенью чёрной дыры. С тех пор исследователи продолжали анализ полученных данных. В процессе анализа они обнаружили, что значительная часть излучения из окрестности черной дыры в ядре M87 поляризована.
"Эта работа открывает новый этап исследований: поляризация излучения несет информацию, которая позволяет нам лучше понять физические параметры объекта, сфотографированного в апреле 2019 года, и которая прежде была недоступна", - заявил другой координатор Рабочей группы EHT по поляриметрии, заслуженный исследователь программы GenT из университета Валенсии в Испании объясняет Иван Марти-Видаль.
Поляризация света происходит, когда он проходит сквозь специальные фильтры, например, сквозь стекла поляризационных солнцезащитных очков, или когда излучается разогретыми до высоких температур областями космического пространства, в которых присутствуют магнитные поля. Как и поляризационные очки, подавляющие блики на ярких поверхностях, поляризационные приемники позволяют астрономам получать более четкие изображения областей в окрестностях черной дыры, а также анализировать механизмы поляризации в этих областях. По итогам таких наблюдений астрономы могут составлять карты распределения силовых линий магнитного поля на внутреннем крае черной дыры.
Одной из загадок галактики M87 являются яркие джеты - струи энергии и вещества, истекающие из ядра галактики и простирающиеся как минимум на 5 тыс. световых лет. Хотя большая часть вещества, которое находится вблизи границы черной дыры, попадает внутрь нее, некоторые частицы все же выбрасываются далеко в пространство в форме джетов. Ученые построили ряд моделей для описания поведения вещества в окрестности черной дыры, но пока исследователи не могут до конца понять, каким образом из расположенной в центре галактики области, сравнимой по размерам с Солнечной системой, могут истекать джеты, размеры которых превосходят размеры всей галактики.
Новое изображение черной дыры и ее тени в поляризованном излучении позволяет астрономам заглянуть в область, непосредственно примыкающую к черной дыре, где происходят сложные взаимодействия между веществом, втекающим в дыру и выбрасываемым наружу. Свежие наблюдения подтвердили, что объяснить наблюдаемую картину могут только модели, в которых предполагается присутствие сильно намагниченного газа.