Магнитное поле воздействует на черную дыру Млечного Пути
Спиральная форма магнитного поля направляет газ на орбиту вокруг черной дыры
Сверхмассивные черные дыры существуют в центре большинства галактик, и наш Млечный Путь не является исключением. Но многие другие галактики имеют очень активные черные дыры, что означает, что в них попадает много материала, испускающего высокоэнергетическое излучение в этом процессе «питания». С другой стороны, центральная черная дыра Млечного Пути относительно спокойная. Новые наблюдения, полученные от стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии НАСА SOFIA, помогают ученым понять разницу между активными и спокойными черными дырами.
Эти результаты дают беспрецедентную информацию о сильном магнитном поле в центре галактики Млечный путь. Для измерений ученые использовали новейший прибор SOFIA — широкополосную камеру высокого разрешения HAWC +.
Магнитные поля — это невидимые силы, которые влияют на пути заряженных частиц и оказывают существенное влияние на движения и эволюцию вещества во всей вселенной. Но магнитные поля не могут быть отображены напрямую, поэтому их роль не совсем понятна.
Прибор HAWC + обнаруживает поляризованный инфракрасный свет, испускаемый «зернами» небесной пыли, который невидим для человеческого глаза. Эти зерна ориентированы перпендикулярно магнитным полям. Исходя из результатов SOFIA, астрономы могут наносить на карту форму и определять силу невидимого магнитного поля, помогая визуализировать эту фундаментальную силу природы.
«Это один из первых случаев, когда мы действительно можем увидеть, как магнитные поля и межзвездная материя взаимодействуют друг с другом», — отметила Джоан Шмельц, астрофизик из Центра космических исследований в Исследовательском центре Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии, и соавтор документа, описывающий наблюдения.
Предыдущие наблюдения SOFIA показывают наклонное кольцо газа и пыли, вращающееся вокруг черной дыры Млечного Пути, которое называется Стрелец A * (произносится «Стрелец A-звезда»). Но новые данные HAWC + обеспечивают уникальное представление о магнитном поле в этой области, которое, по-видимому, прослеживает историю региона за последние 100 000 лет.
Гравитация черной дыры доминирует в динамике центра Млечного Пути, но роль магнитного поля была загадкой. Новые наблюдения с HAWC + показывают, что магнитное поле достаточно сильное, чтобы сдерживать турбулентные движения газа. Если магнитное поле направляет газ таким образом, что он течет в саму черную дыру, черная дыра активна, потому что она потребляет много газа. Однако, если магнитное поле направляет газ таким образом, что он перемещается по орбите вокруг черной дыры, то черная дыра спокойна, потому что она не поглощает газ, который в противном случае мог бы в конечном итоге образовать новые звезды.
Исследователи объединили изображения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне с камер SOFIA с новыми линиями тока, которые визуализируют направление магнитного поля. Синяя y-образная структура (см. рисунок) — это теплый материал, падающий к черной дыре, которая находится рядом с местом пересечения двух ветвей y-образной формы. Расслоение структуры магнитного поля над изображением показывает, что магнитное поле соответствует форме пылевой структуры. Каждое из синих плеч имеет свой собственный компонент поля, который полностью отличается от остальной части кольца и показан розовым. Но есть также места, где поле отклоняется от основных структур, таких как верхняя и нижняя конечные точки кольца.
«Спиральная форма магнитного поля направляет газ на орбиту вокруг черной дыры. Это может объяснить, почему наша черная дыра спокойная, в то время как другие активны» — говорят ученые.
Новые наблюдения SOFIA и HAWC + помогают определить, как материал в экстремальной среде сверхмассивной черной дыры взаимодействует с ней, включая решение давнего вопроса о том, почему центральная черная дыра в Млечном Пути относительно слабая, а в других галактиках они такие активные.