Искаженный свет показывает влияние магнитных полей вокруг черной дыры M87*
Каждое новое открытие — это дверь к каскадной серии других открытий в нашем стремлении понять Вселенную. Сверхмассивная черная дыра M87* не исключение.
M87* впервые появилась на прямом снимке тени черной дыры — совершенно ошеломляющего достижения, над которым работали многие годы и сотни ученых.
Теперь ученые из коллаборации Event Horizon Telescope тщательно проанализировали светящееся кольцо золотого света на расстоянии 55 миллионов световых лет и нашли доказательства сильной поляризации — искажения ориентации световых волн, создаваемого мощными магнитными полями вокруг черной дыры.
«Эта работа является важной вехой: поляризация света несет информацию, которая позволяет нам лучше понять физику изображения, которое мы видели в апреле 2019 года, что было невозможно раньше», — сказал астроном Иван Марти-Видаль из Университета Валенсии. Испания.
«Открытие нового изображения в поляризованном свете потребовало многих лет работы из-за сложных методов, связанных с получением и анализом данных».
Поляризация — это хорошо известное и понятное поведение электромагнитного излучения. Когда частица света путешествует в пространстве, ее колебания ориентируются в определенном направлении. Если он рассеивается, например, пылью в межзвездной среде или вращается под действием магнитного поля, его ориентация может измениться; мы называем это изменением поляризации.
Это свойство, которым мы можем воспользоваться технологически — вы, наверное, слышали о поляризованных защитных пленках для экрана и солнцезащитных очках, — но оно также может, если излучение испускается космическими объектами, что-то сказать нам о космической среде.
Для M87* этим «что-то» является форма и структура магнитного поля в торе газа, вращающегося непосредственно за пределами горизонта событий черной дыры. Команда обнаружила, что поляризация света, видимого на снимке M87*, может быть объяснена только очень сильным магнитным полем.
«Наблюдения показывают, что магнитные поля на краю черной дыры достаточно сильны, чтобы отталкивать горячий газ и помогать ему противостоять гравитации», — сказал астроном Джейсон Декстер из Университета Колорадо в Боулдере.
«Только газ, который скользит через поле, может двигаться по спирали внутрь к горизонту событий».
Это может быть ключом к пониманию феномена, который долгое время считался загадкой — релятивистских струй черных дыр.
Ничто из того, что мы можем сейчас обнаружить, не может покинуть черную дыру после пересечения критического порога близости, но не весь материал в аккреционном диске, закручивающийся в активную черную дыру и неизбежно оказывается за горизонтом событий. Небольшая его часть каким-то образом направляется из внутренней области аккреционного диска к полюсам, где выбрасывается в космос в виде струй ионизированной плазмы со скоростью, составляющей значительный процент скорости света.
Астрономы считают, что магнитное поле черной дыры играет роль в этом процессе. Согласно теории, силовые линии магнитного поля действуют как синхротрон, который ускоряет материю.
Мы знаем, что M87* выбрасывает релятивистские струи со скоростью 99 процентов от скорости света. Светящееся золотое кольцо, которое мы видим на снимке M87*, представляет собой внутренний край аккреционного диска, позволяя ученым увидеть уникальный процесс.
По словам исследователей, наблюдаемая структура магнитного поля может создавать как наблюдаемые особенности кольца M87*, так и мощные релятивистские струи, которые выбрасываются в космос. Это одно из лучших свидетельств, поддерживающих синхротронную модель магнитного поля формирования релятивистской струи.
Команда заявила, что дальнейший анализ будет сосредоточен на магнитных полях вокруг области запуска реактивных двигателей вблизи горизонта событий M87*.
Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters здесь и здесь.
Источники: Фото: EHT Collaboration
