Коллаборация "Телескоп горизонта событий" (EHT), опубликовавшая первое изображение черной дыры в 2019 году, получила новое изображение сверхмассивного объекта в центре галактики Мессье 87 (M87) в поляризованных лучах. Впервые астрономам удалось измерить поляризацию, свидетельство существования магнитных полей, на столь близком расстоянии от края черной дыры. Подробности об этом достижении сообщаются на сайте Европейской южной обсерватории.
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.
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.
