Астрономы обнаружили сильные магнитные поля, вращающиеся по спирали на краю центральной черной дыры Млечного Пути (известна под названием Стрелец A*, Sgr A*). Структура магнитного поля поразительно похожа на структуру магнитного поля черной дыры в центре галактики M87, что позволяет предположить, что это может быть общим свойством всех черных дыр. Сходство также намекает на наличие скрытого джета у черной дыры Стрелец А*. Об исследовании сообщает Европейская Южная обсерватория.
В 2022 году ученые представили первое изображение Sgr A*. Хотя сверхмассивная черная дыра Млечного Пути, которая находится примерно в 27 000 световых годах от Земли, более чем в тысячу раз меньше и менее массивна, чем М87, первая в истории обнаруженная черная дыра, наблюдения показали, что они выглядят удивительно похоже. Это заставило ученых задуматься, есть ли у них другие общие черты. Чтобы выяснить это, астрономы решили изучить Sgr A* в поляризованном свете. Предыдущие исследования света вокруг черной дыры M87 (M87*) показали, что магнитные поля вокруг нее позволяют черной дыре выбрасывать мощные струи материи (джеты) в окружающую среду. Новые изображения показали, что то же самое может быть справедливо и для Sgr A*.
«То, что мы сейчас наблюдаем, — это наличие сильных искривленных и организованных магнитных полей вблизи черной дыры в центре галактики Млечный Путь, — говорит один из руководителей проекта Сара Иссаун. — Наряду с тем, что Sgr A* имеет структуру поляризации, поразительно похожую на ту, что наблюдается в гораздо большей и мощной черной дыре M87*, мы узнали, что сильные и упорядоченные магнитные поля имеют решающее значение для того, как черные дыры взаимодействуют с газом и веществом вокруг них».
Свет — это колеблющаяся или движущаяся электромагнитная волна, которая позволяет нам видеть объекты. Если колебания световой волны каким-то образом упорядочены, мы называем это «поляризованным светом». Хотя нас окружает поляризованный свет, для человеческого глаза он неотличим от «нормального» света. В плазме вокруг этих черных дыр частицы, вращающиеся вокруг силовых линий магнитного поля, создают картину поляризации, перпендикулярную полю. Это позволяет астрономам увидеть во всё более ярких деталях то, что происходит возле черных дыр, и составить карту линий их магнитного поля.
«Изображая поляризованный свет горячего светящегося газа вблизи черных дыр, мы напрямую делаем выводы о структуре и силе магнитных полей, пронизывающих поток газа и вещества, которые черная дыра поглощает и выбрасывает, — сказал другой руководитель проекта, Анджело Рикарте. — Поляризованный свет сообщает нам гораздо больше об астрофизике, свойствах газа и механизмах, которые происходят при питании черной дыры».
Но визуализировать черные дыры в поляризованном свете не так просто, как надеть поляризационные солнцезащитные очки, и это особенно верно в отношении Sgr A*, которая меняется очень быстро. Для получения изображения сверхмассивной черной дыры требуются сложные инструменты, превосходящие те, которые ранее использовались для захвата M87*, гораздо более устойчивой цели. Ученый проекта «Телескоп горизонта собыимй (EHT)» Джеффри Бауэр говорит: «Поскольку Sgr A* движется, пока мы пытаемся его сфотографировать, было трудно построить даже неполяризованное изображение. Первое изображение этой черной дыры представляло собой среднее значение нескольких изображений из-за ее движения. Мы были рады, что поляризованная визуализация вообще стала возможной. Некоторые модели были слишком запутанными и неспокойными, чтобы создать поляризованный образ, но природа оказалась не настолько жестокой».
Профессор Неаполитанского университет Мариафелисия Де Лаурентис рассказывает: «На примере двух черных дыр — с очень разными массами и очень разными родительскими галактиками — важно определить, в чем они схожи, а в чем нет. Поскольку обе имеют сильные магнитные поля, это позволяет предположить, что это может быть универсальной и, возможно, фундаментальной особенностью подобных систем. Одним из сходств между черными дырами может быть и джет, но, хотя мы сфотографировали очень четкий джет у M87*, нам еще предстоит найти его у Sgr A*».
Для наблюдения за Sgr A* коллаборация объединила восемь телескопов по всему миру, чтобы создать виртуальный телескоп размером с Землю — EHT. Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметрый массив (ALMA) и эксперимент Atacama Pathfinder Experiment (APEX) были частью сети, которая проводила наблюдения в 2017 году. «Являясь самым большим и мощным из телескопов EHT, ALMA сыграл ключевую роль в создании этого изображения, — говорит сотрудник проекта Мария Диас Триго. — Сейчас планируется "экстремальная модернизация", которая сделает ALMA еще более чувствительным и сделает его основным игроком в будущих EHT-наблюдениях Sgr A* и других черных дыр».
EHT планирует снова наблюдать Sgr A* в апреле 2024 года. Каждый год изображения улучшаются по мере того, как EHT включает в себя новые телескопы, более широкую полосу пропускания и новые частоты наблюдений. Запланированные на следующее десятилетие улучшения позволят получить высококачественные изображения черной дыры, могут обнаружить скрытый джет и позволят астрономам наблюдать аналогичные особенности поляризации в других черных дырах.
