M87 — черная дыра в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца, обнаруженного в центре огромной эллиптической галактики примерно в 55 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. Два года назад международная группа исследователей предложила нам первое изображение этой черной дыры, на котором видно нечеткое «дымовое кольцо», как и предсказывали уравнения Альберта Эйнштейна столетие назад.
Эта же группа провела последние два года, извлекая больше данных из своих наблюдений. В этой работе они сосредоточились на поляризации волн, которые могли бы выявить форму магнитных полей, обнаруженных в горячем газе, циркулирующем вокруг объекта.
Новый портрет черной дыры в поляризованном свете
Свет — это волна, которая обычно «дрожит» во всех направлениях. Поляризованные световые волны — это световые волны, колебания которых происходят в одной плоскости. Свет становится поляризованным, когда он проходит через определенные фильтры, такие как, например, солнцезащитные очки, а также когда он испускается из горячих областей космоса, где находятся магнитные поля. Поляризованный свет колеблется только в определенном направлении. В природе взаимодействие между светом и веществом может влиять на это направление, и магнитные поля являются одним из этих взаимодействий.
Если смотреть через радиоэквивалент поляризованных солнцезащитных очков, M87 кажется нам сегодня вихрем, накачивающим межзвездную материю.
Вновь обработанное изображение позволяет астрономам проследить эти поля до их происхождения в горячем хаотичном кольце плазмы, расположенном на расстоянии около 30 миллиардов километров в диаметре (в четыре раза шире орбиты Плутона).
Узнать больше о релятивистских джетах
Благодаря этому новому портрету исследователи дают себе средства для изучения ее магнитного поля. Эти наблюдения, в свою очередь, могут помочь астрономам понять, как формируются такие явления, как космические струи.
Черные дыры — это настоящие ямы, найденные здесь и там, способные на все и вся. Парадоксально, но эти объекты также самые яркие во вселенной. Материал, который попадает в черную дыру, нагревается, когда он кружится вокруг слива. Большая часть этого вещества попадает в черную дыру, но часть ее вытесняется. Астрономы не знают, как вся эта энергия возникает и мобилизуется, поэтому так важна эта новая картина.
«Эти релятивистские джеты — одно из самых экстремальных явлений природы, сочетающих гравитацию, горячие газы и магнитные поля, чтобы создать луч, который проходит через галактику«, — вспоминает Дэниел Хольц из Чикагского университета. «Интересно, что EHT помогает нам узнать больше о том, что происходит в основе этих струй, которые, как известно, укореняются очень близко к «поверхности» черной дыры«
Кстати, эта работа также позволила астрономам оценить скорость, с которой эта черная дыра питается окружающей средой. Видимо, она не очень голодная; черная дыра съедает «ничтожную» тысячную часть массы Солнца в год. Этого достаточно, чтобы проецировать релятивистские струи на тысячи световых лет, и достаточно яркие, чтобы мы могли наблюдать.