Несколько лет назад Теория относительности получила дополнительное подтверждение: исследователи впервые получили непосредственное изображение области вокруг черной дыры. Благодаря последующему анализу этих данных, детализация изображения значительно улучшилась, и на нем стали заметны эффекты, обусловленные воздействием магнитного поля этого космического объекта.
В рецензируемом научном журнале The Astrophysical Journal Letters вчера вышли сразу две статьи за авторством коллаборации Телескопа горизонта событий ( EHT). Это седьмая и восьмая части анализа полученных за несколько лет наблюдений данных об астрономическом объекте в центре галактики M87.
Напомним, проект EHT настолько масштабен, что для пересылки всей собранной с телескопов информации потребовалось отправлять жесткие диски общим объемом более пяти петабайт (5000 терабайт) авиаперевозками. Иного способа в разумные сроки доставить данные в Институт Макса Планка (Германия) и обсерваторию Хэйстек (США) для обработки не существует. Их передача через интернет заняла бы несколько лет.
Коллаборация представила первый прямой снимок окрестностей черной дыры EHT опубликовала 10 апреля 2019 года, и уже на следующий день исследователи пообещали повысить четкость изображения. Как мы теперь видим, специалисты со всего мира действительно не сидели сложа руки. К уже ставшей интернет-мемом картинке добавились результаты анализа поляризованного света.
Магнитное поле, окружающее черную дыру, заставляет электроны в окрестностях ускоряться. Некоторые из этих электронов испускают фотоны, при этом поляризация излучаемого света определяется направлением ускорения. Отфильтровав фоновое излучение и зафиксировав только поляризованный свет, можно получить визуальное представление о структуре линий магнитного поля. В данном исследовании речь идет о сверхмассивной черной дыре, расположенной в центре галактики M87. Интенсивность магнитного поля варьируется от 1 до 30 гаусса, что в 50 раз превышает магнитное поле полюсов Земли.
Изображение оказалось весьма интересным и значимым для исследователей: магнитное поле вблизи объекта демонстрирует сильное закручивание. Это позволило существенно уменьшить число моделей, объясняющих образование струй у полюсов черных дыр – от 120 до 15, что составляет уменьшение в десять раз. Астрофизики пока не могут с уверенностью сказать, насколько данные по черной дыре M87* можно экстраполировать на другие подобные объекты. Но в любом случае эта информация чрезвычайно важна для понимания фундаментальных законов Вселенной.
Фактически, подобно фотографии, опубликованной в 2019 году, которая стала первым непосредственным наблюдением окрестностей черной дыры, и нынешнее повышение детализации изображения — это настоящие прорывы в физике. Ранее не существовало убедительных доказательств, подтверждающих работу механизмов, отвечающих за образование джетов. Эти мощные, сконцентрированные потоки вещества возникают вблизи полюсов сверхмассивных черных дыр и простираются в окружающем пространстве на десятки световых лет.
Судя по позитивному характеру публикаций, сотрудничество EHT еще не закончила с прорывными открытиями: ученые продолжают анализировать данные. В проекте участвует более 300 специалистов из 60 организаций и 20 разных стран. Столь детализированные изображения в радиодиапазоне удается получить благодаря синхронизированной работе восьми телескопов, размещенных на расстоянии тысяч километров друг от друга. Они выполняют наблюдения с привязкой к высокоточным атомным часам, а затем отправляют данные в центр обработки, где их сводят в единую картину.