Телескоп Event Horizon показал магнитные поля вокруг черной дыры Стрелец А*

Команда астрономов, которая представила первое в истории изображение черной дыры, опубликовала новое изображение Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, на этот раз впервые видимой в поляризованном свете. На изображении запечатлены структуры магнитного поля, спирально вращающиеся вокруг черной дыры, подобные тем, что наблюдаются вокруг M87*, что позволяет предположить, что среди черных дыр могут быть распространены «сильные, искривленные и организованные» магнитные поля.

Телескоп Event Horizon — это совместная работа, которая использует радиотелескопы по всему миру для формирования комбинированного массива размером с Землю, достаточно большого, чтобы получить изображение черной дыры. Он дал нам первое изображение Стрельца А* (Sgr A*) и гораздо более крупной и мощной черной дыры в центре массивной эллиптической галактики Мессье 87. В 2021 году массив впервые запечатлел магнитные поля M87*, используя поляризованный свет.

Теперь команда ученых впервые использовала поляризацию света для изображения магнитных полей Стрельца А*. Свет создается колеблющимися электромагнитными волнами, и если он колеблется в предпочтительном направлении, его называют поляризованным. Именно так работают 3D-очки — две линзы имеют разную поляризацию, которая пропускает только часть света, поэтому наш мозг может создать в голове 3D-изображение. Поляризованный свет помогает уменьшить блики от ярких источников, что позволило команде получить более четкое представление о крае черной дыры и составить карту линий магнитного поля, присутствующих там.

«Впервые мы получили поляриметрические изображения в масштабе горизонта событий черной дыры в центре нашей Галактики, Sgr A*», — говорят исследователи. «Благодаря поляризации света эти изображения показывают удивительно подробную и упорядоченную магнитную структуру вокруг черной дыры. Важно, что эти изображения представлены в поляризованном свете, потому что это позволяет нам «видеть» и понимать геометрию магнитного поля вокруг черной дыры — важнейший аспект, который невозможно уловить с помощью неполяризованного света».

Плазма вокруг сверхмассивной черной дыры движется вдоль силовых линий магнитного поля, поскольку плазма состоит из заряженных частиц. Вращение этих частиц создает поляризацию света, перпендикулярную магнитному полю. Измерение поляризации говорит о том, как именно магнитное поле обволакивает сверхмассивную черную дыру.

«Поляризация имеет значение при изучении черных дыр, поскольку она дает нам информацию о геометрии и динамике магнитных полей, окружающих черную дыру. Эти поля играют ключевую роль в процессах аккреции и выбросах вещества, непосредственно это повлияет на наблюдение черных дыр и на наше понимание физики, управляющей этими экстремальными объектами».

Аккреция и выбросы струй — это не то, в чем обычно участвует Стрелец А* , так как это довольно тихая и спокойная черная дыра. Но для M87* магнитные поля являются ключом к выпуску мощных струй.

Сверхмассивная черная дыра выбрасывала струи частиц (джеты), движущиеся почти со скоростью света, на расстоянии около 5000 световых лет от M87*. Наблюдение тех же магнитных структур в нашей сверхмассивной черной дыре позволяет предположить, что эти основные механизмы являются общими для всех черных дыр.

Новое изображение Стрельца А* — еще один шаг вперед в лучшем понимании черных дыр и того, как они влияют на родительские галактики, а также испытательный стенд для теоретических моделей активности черных дыр.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.