Астрономы наблюдали, как сверхмассивная черная дыра на космическом заднем дворе Земли выбрасывает струи материи с околосветовыми скоростями. Эти потоки рассказывают о борьбе за господство между магнетизмом и гравитацией.
Открытие может помочь ученым лучше понять, как черные дыры питаются материей и выбрасывают мощные струи, выходящие далеко за пределы галактик, в которых они находятся.
Команда астрономов провела наблюдения в сердце радиогалактики 3C 84, также известной как Персей А, — регионе, питаемом сверхмассивной черной дырой, — с помощью телескопа Event Horizon Telescope (EHT). EHT, представляющий собой глобальный массив связанных между собой радиотарелок, создал первые изображения черной дыры, когда-либо виденные человечеством.
Персей А, мощный источник радиоволн, соответствует центру активной галактики NGC 1275, которая сама является центральной галактикой в суперкластере Персея, расположенном в 230 миллионах световых лет от Земли. Звучит как огромное расстояние, но это делает недавно замеченный объект одной из самых близких к нашей планете сверхмассивных черных дыр.
«Радиогалактика 3C 84 особенно интересна тем, что представляет собой сложную задачу по обнаружению и точному измерению поляризации света вблизи ее черной дыры», — сказал в своем заявлении член исследовательской группы Чжэ-Юн Ким. «Исключительная способность EHT проникать сквозь плотный межзвездный газ знаменует собой революционное достижение в области точного наблюдения за окрестностями черных дыр».
Магнетизм против гравитации: Какая сила победит?
Новые наблюдения Персея А — не первый случай, когда EHT исследует мощный магнетизм или гравитацию сверхмассивной черной дыры, две из четырех фундаментальных сил Вселенной.
После того как телескоп впервые получил изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики Мессье 87 (М87), он также изучил поляризацию света вокруг этой черной дыры, массивность которой равна 6,5 миллиардам Солнц.
Эта работа позволила выявить детали поляризационных магнитных полей вокруг центральной черной дыры М87. А в новом исследовании EHT наблюдал поляризацию вокруг черной дыры Персея А, что указывает на наличие упорядоченного магнитного поля в непосредственной близости от нее.
Эти магнитные поля демонстрируют свою силу, преодолевая огромную гравитацию черной дыры радиогалактики 3C 84, масса которой, по оценкам, в 40 миллионов раз превышает массу Солнца, и запуская джеты на высоких скоростях.
«Помимо того, что мы впервые получили изображения черных дыр, EHT прекрасно подходит для наблюдения астрофизических струй плазмы и их взаимодействия с сильными магнитными полями», — говорит руководитель группы Георгиос Филиппос Параскос. «Наши новые результаты дают новые доказательства того, что упорядоченное магнитное поле распространяется на весь нагретый газ, окутывающий черную дыру».
Когда вещество падает в сторону черной дыры, оно образует вокруг объекта «аккреционный диск», который сильно намагничен. По мере вращения этого диска линии магнитного поля в нем закручиваются, становясь плотными, что препятствует эффективному высвобождению магнитной энергии.
Наблюдения EHT за быстро вращающейся сверхмассивной черной дырой Perseus A и окружающим ее «магнитно-задержанным диском» позволяют предположить, что скорость вращения черной дыры может быть связана с ее способностью запускать джеты.
Это означает, что, хотя эти струи представляют собой победу магнетизма над гравитацией, они могут получать помощь в виде «внешнего вмешательства» со стороны углового момента. Более глубокое исследование и применение общей теории гравитации Эйнштейна 1915 года, общей теории относительности, может помочь определить, так ли это.
«Почему черные дыры так хороши в создании мощных выбросов? Это один из самых увлекательных вопросов в астрофизике», — говорит научный сотрудник MPIfR Мачек Вельгус. Мы предполагаем, что ключом к ответу на этот вопрос могут стать общие релятивистские эффекты, возникающие непосредственно над горизонтом событий черной дыры». Такие наблюдения с высоким разрешением наконец-то прокладывают путь к наблюдательной проверке».
EHT удалось провести углубленные наблюдения за черной дырой и ее струями с помощью техники, называемой интерферометрией с очень длинной базовой линией (VLBI), которая позволяет создать изображение путем объединения сигналов от многочисленных телескопов, наблюдающих за одним и тем же объектом. EHT состоит из множества отдельных телескопов по всему миру, которые объединяются в единый инструмент размером с Землю.
«Мы очень рады, потому что эти результаты — значительный шаг к пониманию таких галактик, как 3C 84», — сказал Антон Зенсус, директор MPIfR и глава исследовательского отдела радиоастрономии/VLBI. «Вместе с нашими международными партнерами мы стремимся улучшить возможности телескопа Event Horizon Telescope, чтобы получить еще более детальное представление о формировании потоков вокруг черных дыр».
Нет комментариев