|
Изменения поляризации вблизи черной дыры M87
|
|
|
|
Совместная работа телескопа Event Horizon Telescope (EHT) при существенном участии Института радиоастрономии имени Макса Планка (MPIfR) представила новые детальные изображения сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87. Они показывают динамичную среду с изменяющейся структурой поляризации вблизи черной дыры. Впервые в данных EHT ученые также обнаружили признаки расширенного струйного излучения вблизи основания струи, где оно соединяется с кольцом вокруг черной дыры. Эти новые наблюдения, опубликованные в журнале Astronomy & Astrophysics, дают новое представление о том, как вещество и энергия ведут себя в экстремальных условиях, окружающих черные дыры.
|
|
|
|
Расположенная примерно в 55 миллионах световых лет от Земли, M87 содержит в себе сверхмассивную черную дыру, масса которой более чем в 6 миллиардов раз превышает массу Солнца. EHT — глобальная сеть радиотелескопов, действующих в качестве обсерватории размером с Землю, - впервые сделала знаковое изображение тени черной дыры M87 в 2019 году, а в 2021 году добавила карты поляризации.
|
|
|
|
В астрономии поляризация относится к ориентации световых волн, которая может выявить структуру и напряженность магнитных полей в космосе. Теперь, сравнивая наблюдения за 2017, 2018 и 2021 годами, ученые сделали следующий шаг к раскрытию того, как магнитные поля вблизи черной дыры меняются со временем.
|
|
|
|
|
|
|
Изменение поляризационной картины M87
|
|
|
|
В период с 2017 по 2021 год картина поляризации неожиданно изменила направление. В 2017 году магнитные поля, казалось, вращались по спирали в одну сторону; к 2018 году они стабилизировались, а в 2021 году изменили направление, развернувшись в противоположную сторону. Такие изменения могут быть вызваны как собственной магнитной структурой черной дыры, так и вмешательством материи, которая изменяет поляризацию света на его пути к Земле.
|
|
|
|
В совокупности эти изменения указывают на эволюционирующую турбулентную среду, в которой магнитные поля играют решающую роль в том, как вещество попадает в черную дыру и как энергия направляется в струю, движущуюся наружу. Это удивительное поведение бросает вызов существующим моделям и подчеркивает, как много еще предстоит понять о процессах вблизи горизонта событий.
|
|
|
|
"Что примечательно, в то время как размер кольца оставался неизменным на протяжении многих лет, подтверждая тень черной дыры, предсказанную теорией Эйнштейна, картина поляризации значительно изменилась", — говорит Пол Тиде, астроном из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института и один из руководителей нового исследования. учись. "Это говорит нам о том, что намагниченная плазма, циркулирующая вблизи горизонта событий, далека от статичности; она динамична и сложна, что доводит наши теоретические модели до предела".
|
|
|
|
"Год за годом мы совершенствуем EHT — с помощью дополнительных телескопов и модернизированного оборудования, новых идей для научных исследований и новых алгоритмов, позволяющих получать больше информации", - добавляет Майкл Janssen, доцент Университета Радбуда в Неймегене, также входящего в состав MPIfR. "В этом исследовании все эти факторы удачно сочетались с новыми научными результатами и новыми вопросами, которые, несомненно, будут занимать нас еще много лет".
|
|
|
|
"Струи, подобные той, что находится в M87, играют ключевую роль в формировании эволюции галактик, в которых они находятся. Регулируя звездообразование и распределяя энергию на огромные расстояния, они влияют на жизненный цикл вещества в космических масштабах", - объясняет Эдуардо Рос из MPIfR. "Поскольку струя M87* излучает во всем спектре — от радиоволн до гамма—лучей и нейтрино, - она представляет собой уникальную лабораторию для изучения того, как формируются и запускаются такие экстремальные космические явления".
|
|
|
|
Два новых телескопа в сети EHT
|
|
|
|
Важно отметить, что наблюдения EHT в 2021 году включали в себя два новых телескопа — Китт—Пик в Аризоне и НОЭМА во Франции, - которые повысили чувствительность и четкость изображения. Это позволило ученым впервые с помощью EHT определить направление излучения основания релятивистской струи M87* — узкого пучка энергичных частиц, вылетающих из черной дыры почти со скоростью света. Благодаря модернизации технических характеристик Гренландского телескопа и телескопа Джеймса Клерка Максвелла в 2021 году качество данных еще больше улучшилось.
|
|
|
|
"Улучшенная калибровка привела к значительному повышению качества данных и производительности массива благодаря новым коротким базовым линиям — между телескопами NOEMA и IRAM 30m, а также между телескопами Kitt Peak и SMT, что позволило впервые ограничить излучение слабых струй", - говорит Себастьяно фон Фелленберг, ранее работавший в MPIfR, а ныне Научный сотрудник Гумбольдт-Линен из CITA (Университет Торонто), который занимался калибровкой для проекта. "Этот скачок в чувствительности также повышает нашу способность обнаруживать тонкие поляризационные сигналы".
|
|
|
|
Томас Кричбаум (Thomas Krichbaum) из MPIfR комментирует: "Эти многолетние наблюдения показывают, насколько турбулентной и динамичной является окружающая среда вблизи горизонта событий. Следующим шагом будет фиксация вариаций кольца и струи с помощью более частых наблюдений, в идеале в виде фильма, который будет посвящен все еще плохо изученной кинематике в масштабах горизонта событий".
|
|
|
|
Эти многолетние снимки углубляют наше понимание одной из самых экстремальных сред во Вселенной. Они подтверждают предсказания Эйнштейна, раскрывая новые сложности в магнитных полях и формировании реактивных струй, предлагая беспрецедентный обзор ближайшего окружения черной дыры.
|
|
|
|
Антон Зенсус, председатель-основатель EHT collaboration и директор MPIfR, заключает: "Эти последние результаты иллюстрируют замечательную динамику вокруг сверхмассивной черной дыры. Эволюционирующие поляризационные модели и первые данные об основании струй приближают нас к пониманию взаимодействия между магнитными полями, аккрецией и запуском струй.
|
|
|
|
"Они также демонстрируют ценность долгосрочного международного сотрудничества и постоянных технических инноваций в радиоастрономии, открывая совершенно новые возможности для изучения Вселенной".
|
|
|
|
Источник
|
