Черная дыра в галактике M87 раскрывает секреты при новом исследовании исторических изображений 2019 года.
Сверхмассивная черная дыра в M87 с потрясающими деталями видна на новом изображении, созданном на основе данных, полученных с помощью радиотелескопов ALMA и EHT. Изображение предоставлено: EHT Collaboration
В галактике M87, более чем в 50 миллионах световых лет от Земли, сверхмассивная черная дыра питается огромными облаками газа и пыли. Джеты длиной более 5000 световых лет извергаются из этого загадочного тела, которое в шесть миллиардов раз массивнее Солнца.
В 2019 году были выпущены первые подробные изображения области вокруг черной дыры, на которых видна яркая кольцевая структура, окружающая темную пустоту.
Новое исследование этих данных раскрыло секреты магнитных полей черных дыр, показав область вокруг сверхмассивной черной дыры в M87 с беспрецедентными подробностями.
Эти изображения, сделанные в радиочастотах с помощью телескопа Event Horizon Telescope (EHT) и Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) в Чили, также могут объяснить механизм, приводящий в движение массивные джеты, вырывающиеся из этой сверхмассивной черной дыры.
Это может быть поляризация ...
Сверхмассивные черные дыры находятся рядом с центрами всех галактик, и создаваемые ими высокоэнергетические магнитные поля могут подпитывать массивные струи, выбрасывая материю из ядра галактики. Понимание того, как сверхмассивные черные дыры влияют на джеты при их формировании и развитии, оставалось неуловимым. Изучение поляризации света на краю черной дыры предоставило астрономам множество новых данных.
Массивный джет, исходящий из M87, замеченный космическим телескопом Хаббла. Изображение предоставлено: НАСА и группа «Наследие Хаббла» (STScI/AURA)
Сеть радиотелескопов EHT, разбросанная по всему земному шару, создает «виртуальный телескоп» с диаметром почти таким же большим, как Земля. Разрешение этой сети телескопов эквивалентно наблюдению футбольного мяча на поверхности Луны.
Эти инструменты впервые позволили детально изучить сверхмассивные черные дыры. Астрономы быстро обратили внимание на одну из самых больших близких нам - сверхмассивную черную дыру в центре M87.
«Эллиптическая галактика M87 является домом для нескольких триллионов звезд, сверхмассивной черной дыры и семьи из примерно 15 000 шаровых звездных скоплений. Для сравнения, наша галактика Млечный Путь содержит всего несколько сотен миллиардов звезд и около 150 шаровых скоплений ... Эта галактика, открытая в 1781 году Шарлем Мессье, расположена в 54 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы» - описывает НАСА.
Астрономы использовали EHT и ALMA для измерения одного элемента магнитного поля, известного как поляризация, для создания этих высоко детализированных изображений. Это свойство отражает ориентацию электрических полей в электромагнитных волнах, включая свет и радио. Изучая эту поляризацию, можно обнаружить наличие и выравнивание магнитных полей. Это первый раз, когда астрономы смогли измерить поляризацию так близко к горизонту событий черной дыры - границе бездны.
«Сейчас мы видим следующее важное свидетельство, позволяющее понять, как магнитные поля ведут себя вокруг черных дыр и как активность в этой очень компактной области космоса может приводить в движение мощные струи», - сказала Моника Мосцибродзка, координатор рабочей группы EHT по поляриметрии и ассистент профессора Университета Радбауд в Нидерландах.
Магнетизм привлекателен - примерно в половине случаев
Возможно, самой известной особенностью черных дыр является аккреционный диск - плоский диск, образованный в результате падения газа и пыли в бездну. Большая часть материала в этих дисках попадает в черную дыру, но часть частиц выбрасывается в космос почти со скоростью света.
Джет, окружающий область в пределах 5000 световых лет от черной дыры в M87, наблюдаемый в радиоволнах астрономами из ALMA. Изображение предоставлено: Goddi et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).
Новые наблюдения структуры магнитного поля за пределами черной дыры сравнивали с компьютерным моделированием различных условий в этих средах. Исследователи обнаружили, что единственная модель, которая хорошо согласовывалась с наблюдениями, показывала сильно намагниченный газ на горизонте событий, граничащем с черной дырой.
«Мы вместе смотрели на ночное небо, и, хотя Стивен на самом деле не очень хорошо находил созвездия, он рассказывал мне о расширяющейся Вселенной и возможности ее повторного сжатия, а также описывал звезду, схлопывающуюся сама по себе, образуя черную дыру, таким образом, который что было довольно легко все понять». - Джейн Хокинг
Изучая тень от черной дыры и окружающее ее кольцо света, исследователи определили, что диск намагничен, и большая часть излучаемого им света поляризована, как солнечный свет, видимый через поляризованные солнцезащитные очки.
Кажется, что мощные магнитные поля тормозят газ, который падает на черную дыру. Только газ, который скользит сквозь магнитное поле, может по спирали приближаться к гравитационной бездне.
«Магнитные поля могут играть очень важную роль в том, как черные дыры «едят». Если поля достаточно сильные, они могут помешать втекающему материалу достичь черной дыры. Они также важны для направления вещества в релятивистские струи, вырывающиеся из области черной дыры. Эти струи настолько мощны, что влияют на газовую динамику всего скопления галактик, окружающих M87», - сказал Джеффри К. Бауэр из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica.
Анализ данных был опубликован в паре статей в Astrophysical Journal Letters, посвященных структуре магнитного поля и поляризации света в области, окружающей эту сверхмассивную черную дыру. Третья статья, посвященная данным ALMA, также была опубликована в том же журнале.
Комментариев нет:
Отправить комментарий