Телескоп «Горизонт событий» обнаружил магнитные поля вокруг центральной черной дыры в галактике Млечный Путь.

Астрономы из Телескопа горизонта событий (EHT) обнаружили сильные магнитные поля, окружающие сверхмассивную черную дыру в центре нашей галактики, называемую Стрелец А* (Sgr A*). В 2022 году коллаборация EHT опубликовала первое изображение Стрельца A*, показав, что оно очень похоже на гораздо более крупную черную дыру в центре галактики Мессье 87 (M87*). Это побудило команду изучить Стрелец А* в поляризованном свете, что помогло им изучить магнитные поля, окружающие черную дыру.

Стрелец А* расположен на расстоянии 27 000 световых лет от Земли и имеет массу примерно в четыре миллиона раз больше солнечной. Телескоп Event Horizon наблюдал черную дыру в апреле 2017 года. Команда EHT использовала эти наблюдения как для исходного изображения 2022 года, так и для текущего исследования.

«То, что мы сейчас видим, — это наличие сильных, искривленных и организованных магнитных полей вблизи черной дыры в центре Млечного Пути», — сказала Сара Иссон из Центра астрофизики. Гарвард и Смитсоновский институт, Кембридж, Массачусетс. «Помимо того, что Стрелец А* имеет структуру поляризации, поразительно похожую на ту, что наблюдается в более крупной и мощной черной дыре M87*, мы узнали, что сильные упорядоченные магнитные поля играют решающую роль в том, как черные дыры взаимодействуют с окружающим газом и материей. . Они есть.»

Из-за большого расстояния для изучения Стрельца А* требуется нечто большее, чем просто обычный телескоп. Телескоп Event Horizon — это глобальная коллаборация радиотелескопов, объединенных вместе для совместной работы по изучению черных дыр. В результате этого сотрудничества создается виртуальный телескоп размером с Землю, который позволяет астрономам наблюдать черные дыры и их ближайшее окружение.

Даже с помощью EHT изучение черных дыр затруднено. Плазма, окружающая Стрелец А*, вращается вокруг черной дыры всего за несколько минут, а это означает, что астрономы не смогут получить четкое изображение, если не найдут способ компенсировать это вращение. Чтобы создать первое изображение 2022 года, астрономам пришлось создать в среднем тысячи других изображений, которые точно соответствовали наблюдениям EHT.

Более того, сигнал искажается межзвездной плазмой между Землей и черной дырой, что затрудняет его изучение, особенно в поляризованном свете.

«Поскольку Стрелец А* движется, когда мы пытаемся запечатлеть его изображение, было сложно создать даже неполяризованное изображение», — сказал Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайвань. «Мы были рады, что фотография на полароиде стала возможной. Некоторые модели были слишком размытыми и дрожащими, чтобы создать изображение на полароиде, но природа не была настолько жестокой.

Как и изображение, полученное в 2022 году, недавно опубликованное изображение Стрельца А* было создано на основе усреднения нескольких наборов данных, полученных в результате наблюдений EHT с использованием различных методов. Чтобы создать окончательное изображение, астрономы обработали изображение, чтобы подчеркнуть области сильной поляризации, и наложили их на изображение 2022 года.

Но как поляризованный свет помогает астрономам изучать магнитные поля?

Когда свет излучается в горячие, намагниченные области пространства, он становится поляризованным по схеме, перпендикулярной линиям магнитного поля. Так обстоит дело с горячей плазмой, окружающей черную дыру. Это делает поляризованный свет особенно полезным для астрономов, интересующихся магнитными полями.

«Изображая поляризованный свет раскаленного горячего газа вблизи черных дыр, мы напрямую делаем выводы о структуре и силе магнитных полей, которые соединяют потоки газа и материи, которыми черная дыра питается и извергает», — сказал Анджело, научный сотрудник Гарвардского университета. Инициатива «Чёрная дыра». Рикарте. «Поляризованный свет учит нас многому об астрофизике, свойствах газа и механизмах, которые происходят при питании черной дыры».

Мессье 87* (слева) и Стрелец А* (справа) в поляризованном свете, полученное телескопом «Горизонт событий». (Фото: Сотрудничество EHT)

Новые изображения показывают больше сходства между Sgr A* и M87*, чем предыдущее изображение. Предыдущее исследование M87* показало, что черная дыра выбрасывает струи материала в космос, и текущие результаты позволяют предположить, что то же самое может происходить и со Стрельцом А*. Более того, сходство предполагает, что некоторые процессы одинаковы для всех черных дыр, независимо от различий в массе и размере.

«Тот факт, что структура магнитного поля M87* очень похожа на структуру магнитного поля Sgr A*, важен, поскольку предполагает, что физические процессы, управляющие тем, как черная дыра питает и выпускает струи, могут быть универсальными для сверхмассивных черных дыр, несмотря на различия. «С точки зрения массы, объема и окружающей среды, — сказала Мариафелисия Де Лаурентис из Неаполитанского университета имени Федерико II в Италии. — Этот результат позволяет нам улучшить наши теоретические модели и симуляции, а также улучшить наше понимание того, как на материю воздействуют вблизи горизонт событий черной дыры».

Телескоп Event Horizon планирует снова наблюдать за Стрельцом A* в апреле, но на этот раз в нем будет участвовать больше телескопов. Это позволяет астрономам наблюдать черную дыру на более высоких частотах.

Результаты сотрудничества EHT были представлены в двух статьях (Один И два), опубликованное 27 марта в The Astrophysical Journal Letters.

(Основное изображение: Стрелец А* в поляризованном свете, полученное телескопом Event Horizon. Изображение предоставлено: EHT Collaboration)