Чорна діра в центрі Чумацького Шляху має красиві магнітні спіралі

Астрономи за допомогою революційного телескопа Event Horizon Telescope (EHT) зробили перший знімок магнітних полів, що оточують надмасивну чорну діру в центрі галактики Чумацький Шлях, Стрілець A* (Sgr A*). Нове зображення було зроблено за допомогою поляризованого світла.

Нове історичне спостереження магнітних полів Sgr A* дуже схоже на магнітні поля навколо центральної надмасивної чорної діри Мессьє 87, M87*, зображеної в 2021 році, що підтверджує ідею про те, що всі чорні діри можуть мати подібні магнітні поля.

Хоча ця ідея спочатку може здатися дещо приземленою, це все, що завгодно. Результат дивовижний, оскільки маса Sgr A* приблизно в 4,3 мільйона разів перевищує масу Сонця, тоді як маса M87* приблизно в 6,5 мільярдів разів перевищує масу Сонця. Незважаючи на значну різницю в масі між двома надмасивними чорними дірами, той факт, що їхні магнітні поля поводяться подібно й обидва добре організовані, є неймовірним відкриттям.

«Той факт, що структура магнітного поля M87* настільки схожа на структуру Sgr A*, має велике значення, тому що це свідчить про те, що фізичні процеси, які керують тим, як чорна діра живить і запускає струмінь, можуть бути універсальними серед надмасивних чорних дір, незважаючи на відмінності. у масі, розмірі та навколишньому середовищі», – вигукує Маріафелісія Де Лаурентіс, заступник наукового співробітника проекту EHT і професор Університету Неаполя Федеріко II, Італія. «Цей результат дозволяє нам удосконалити наші теоретичні моделі та моделювання, покращуючи наше розуміння того, як матерія впливає поблизу горизонту подій чорної діри».

Хоча вченим не вдалося знайти відповідний потужний потік енергії, або струмінь, у Sgr A*, подібний до M87*, є підстави вважати, що він є, але просто прихований або, можливо, занадто слабкий, щоб спостерігати.

«Це нове зображення чорної діри в центрі нашого Чумацького Шляху, Sgr A*, говорить нам, що поблизу чорної діри є сильні, закручені та впорядковані магнітні поля», — Сара Іссаун, співкерівник дослідження та Програма стипендій NASA Hubble Науковий співробітник Ейнштейна в Центрі астрофізики (CfI) Гарвардського та Смітсонівського університету пояснює Space. «Деякий час ми вважали, що магнітні поля відіграють ключову роль у тому, як чорні діри живлять і викидають речовину в потужних струменях».

Іссаун зазначає, наскільки поляризаційна структура Sgr A* виглядає схожою на M87*, додаючи, що це сильне впорядковане магнітне поле може бути життєво важливим для існування та взаємодії чорних дір з навколишнім газом і матерією.

Світло — це електромагнітна хвиля, що коливається. Коли світло коливається в «бажаній орієнтації», як це іноді буває, це поляризоване світло. Хоча поляризоване світло всюди, людське око може відрізнити його від «нормального» світла.

У плазмі, що оточує надмасивні чорні діри, такі як Sgr A* і M87*, частинки, що «кружляють», демонструють поляризацію, перпендикулярну до магнітного поля чорної діри. Зображуючи ці моделі, вчені можуть дізнатися нові речі про те, що відбувається всередині надмасивної чорної діри — де саме світло втрачається для спостереження — і нанести на карту лінії магнітного поля.

«Зображуючи поляризоване світло від гарячого сяючого газу поблизу чорних дір, ми робимо прямий висновок про структуру та силу магнітних полів, які створюють потік газу та матерії, які чорна діра харчується та викидає», — пояснює співробітник Гарвардської ініціативи з чорної діри та співкерівник проекту Анджело Рікарт. «Поляризоване світло вчить нас набагато більше про астрофізику, властивості газу та механізми, які відбуваються під час живлення чорної діри».

Хоча EHT вже зробив зображення M87* у поляризованому світлі, отримати нове зображення Sgr A* було значно складніше. Хоча Sgr A* є набагато ближчою ціллю — майже 27 000 світлових років від нас проти 53,5 мільйонів світлових років — вона набагато менш стабільна.

«Створення поляризованого зображення — це все одно, що відкрити книгу після того, як ви побачили лише обкладинку. Оскільки Sgr A* рухається, поки ми намагаємося сфотографувати його, було важко побудувати навіть неполяризоване зображення», — каже науковий співробітник проекту EHT Джеффрі Бауер з Інституту астрономії та астрофізики, додаючи, що перше зображення було середнім із кількох зображень. внаслідок руху Sgr A*. «Ми відчули полегшення від того, що поляризоване зображення взагалі стало можливим. Деякі моделі були надто заплутаними та бурхливими, щоб побудувати поляризоване зображення, але природа не була такою жорстокою».