Полученные недавно снимки сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики М87, свидетельствуют о том, что магнитные поля в ее непосредственной близости изменили свое направление за последние четыре года. Благодаря сети радиотелескопов «Телескоп горизонта событий» (EHT) ученым удалось сделать это неожиданное и значимое для изучения структуры космических «монстров» открытие).
Галактика М87 находится на удалении примерно в 55 миллионов световых лет от Земли, однако ее центральная черная дыра получила широкую известность благодаря первому, как принято считать, снимку (на самом деле, на изображении была запечатлена лишь тень от черной дыры, отбрасываемая на аккреционный диск): именно ее фотография была обнародована астрономами 10 апреля 2019 года. Стоит отметить, что на знаменитом снимке, полученном с использованием «Телескопа горизонта событий», черную дыру М87, обладающую массой около 6,5 миллиарда Солнц, можно различить по яркому ореолу, образованному веществом, притягиваемым к ней – аккреционному диску, который движется вокруг горизонта событий с колоссальной скоростью.
Являясь сильным источником излучения, в особенности радиоволн, аккреционный диск выбрасывает из своих полюсов обширные потоки плазмы, известные как релятивистские струи (джеты), которые тянутся как минимум на 5000 световых лет. Ранее, сопоставив данные наблюдений за ядром М87 за 2017 и 2018 годы, ученые обнаружили, за год уплотнения в аккреционном диске, возникающие из-за турбулентности, сместились примерно на 30 градусов, и джет также постепенно меняет свое положение.
Мощные вспышки гамма-излучения вблизи галактики М87 также привлекли внимание астрономов, и, по мнению специалистов, они связаны с магнитным полем аккреционного диска. Информация об изменениях в этом поле поступает благодаря измерениям поляризации излучения – характеристике, описывающей упорядоченность электромагнитных колебаний, исходящих от аккреционного диска и короны вокруг черной дыры, которые проводятся с использованием «Телескопа горизонта событий».
После анализа данных наблюдений, сделанных в 2017, 2018 и 2021 годах, международная группа астрономов во главе с Казунори Акиямой (Kazunori Akiyama) из Массачусетского технологического института (США) обнаружила неожиданные изменения в поляризации излучения. Таким образом, за указанный период магнитные поля вблизи горизонта событий сменили свое направление.
Результаты исследования, опубликованного в журнале Astronomy and Astrophysics, исследования показали, что в 2017 году магнитные поля имели закрученную структуру, в 2018-м они стабилизировались, а к 2021 году полностью изменили свое направление. Этот неожиданный сдвиг вызван тем, что ранее предполагалось, что магнитные поля в экстремальных условиях обладают большей стабильностью. Вероятно, наблюдаемые изменения связаны как с воздействием внешних факторов, таких как поляризационные преобразования при движении через межзвездную среду, так и с внутренними процессами, происходящими в плазме.
«Плазма вблизи горизонта событий не является неподвижной. Ее сложное взаимодействие требует пересмотра действующих моделей», — отметили авторы научной работы.
Впервые было зарегистрировано излучение в области, прилегающей к основанию джета – структуры, связывающей аккреционный диск с межзвездным пространством. Это стало возможным в 2021 году, когда к сети «Телескопа горизонта событий» присоединились 12-метровый радиотелескоп из обсерватории Китт-Пик (США) и французский интерферометр NOEMA. Благодаря этому удалось значительно увеличить чувствительность и улучшить детализацию получаемых изображений.
Благодаря проведенным исследованиям, удалось установить первые ограничения на характеристики джета вблизи его основания, что ранее не представлялось возможным. Это имеет большое значение, поскольку релятивистские струи оказывают значительное влияние на развитие галактик, замедляя звездообразование и распределяя энергию на огромные расстояния.
Благодаря излучению в широком диапазоне, от радиоволн до гамма-лучей, активный галактический центр в галактике М87 представляет собой отличный объект для изучения соответствующих процессов. В статье также подчеркивается, что новые данные не только расширяют имеющиеся знания, но и способствуют формированию целостного представления о физике черных дыр – одних из самых таинственных образований во Вселенной.