ruua

Первое изображение магнитного поля черной дыры и что оно показывает


227
227 points

Когда в апреле 2019 года было получено первое изображение черной дыры, это событие взволновало многих. Ведь сверхмассивная черная дыра, которая весит в 6,5 миллионов раз больше массы нашего Солнца, расположена в галактике Мессье 87 или M87, на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли.

Это было первое прямое доказательство существования черных дыр. Оно также стало экстраординарным тестом теории гравитации Эйнштейна и лежащих в её основе представлений о пространстве и времени — исследование гравитации в ее самых крайних пределах. Но учёные до сих пор мало что знают об этих монстрах, пишет Зири Юнси, научный сотрудник Университетского колледжа Лондона.

Теперь, спустя почти два года после этого исторического достижения, обнародовано новое изображение M87, полученное с использованием другой техники.

Исследование, опубликованное в двух новых статьях в The Astrophysical Journal Letters, дает важное понимание загадочной природы черных дыр.

Увидеть невидимое

Изображение черной дыры
Первое изображение черной дыры. Изображение: Event Horizon Telescope Collaboration

Из-за удаленности получить изображение этой огромной черной дыры чрезвычайно сложно. Ведь для того, чтобы сфокусироваться на апельсине, расположенном на поверхности Луны, или увидеть отдельные атомы на своем пальце требуется достаточно сильное разрешение. С этой задачей удалось справиться лишь благодаря беспрецедентному сотрудничеству ученых со всего мира, объединив вместе 8 наземных радиотелескопов и превратив тем самым Землю в один гигантский виртуальный радиотелескоп.

Черные дыры — это, пожалуй, самые загадочные объекты в природе, приводящие в действие некоторые из самых энергетических и ненаблюдаемых явлений в нашей Вселенной. Из-за их горизонта событий, границ, из которых ничто, даже свет, не может вырваться, мы не можем видеть черную дыру напрямую. Но материя, которая падает в сторону черной дыры, притягивается её огромной гравитационной силой и становится чрезвычайно горячей и светящейся.

По мере приближения к горизонту событий эта материя перегревается от трения и движется со скоростью, близкой к скорости света, испуская большое количество излучения. Телескоп предназначен для обнаружения именно излучения в форме радиоволн, создаваемых этим газом за несколько мгновений до того, как он пересечет горизонт событий.

Новое изображение

Первое изображение магнитного поля черной дыры и что оно показывает
Изображение: Event Horizon Telescope Collaboration

Изображение черной дыры M87 убедительно подтвердило идею о том, что сверхмассивные черные дыры скрываются в сердцах большинства (если не всех) галактик. Они — клей, скрепляющий галактики и управляющий их динамикой и эволюцией. Но пока неясно, как именно они действуют.

В новом изображении используется поляризованный свет — световые волны, колеблющиеся только в одном направлении, производимые материей на краю черной дыры. Неполяризованный свет состоит из световых волн, колеблющихся в разных направлениях. Свет может поляризоваться, если движется через сверхгорячие области космоса, которые сильно намагничены. Такими областями являются сильные магнитные поля вокруг черной дыры, поэтому изучая свойства этого поляризованного света можно узнать многое о материи, которая его породила.

Новое поляризованное изображение дает новые убедительные доказательства того, как сильные магнитные поля вокруг черных дыр могут запускать и поддерживать концентрированные струи заряженного газа протяженностью тысячи световых лет. Теперь учёные думают, что такие высокоэнергетические и яркие струи, выбрасывающие огромное количество вещества в межгалактическую среду, связаны с черными дырами посредством этих сильных магнитных полей.

Астрономы использовали разные модели для объяснения поведения материи рядом с черной дырой, чтобы лучше понять процесс образования струй, но они до сих пор не знают, как именно струи, большие, чем сама галактика, могут запускаться из её центральной области и как именно материя падает в черную дыру. Теперь учёные обнаружили, что увиденное на горизонте событий могут объяснить только теоретические модели с сильно намагниченной материей.

Наблюдения предоставляют новую подробную информацию о структуре магнитных полей за пределами черной дыры. Это не только приближает учёных к пониманию того, как генерируются эти таинственные и мощные струи, но также объясняет, как сверхгорячая материя может оставаться за пределами черной дыры, сопротивляясь её гравитации. Исследования показывают, что магнитные поля достаточно сильны, чтобы отталкивать горячий газ и помогать ему противостоять гравитации. Только газ, проскальзывающий через поле, может начать течь внутрь к горизонту событий.


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

227
227 points
Василий Вдовиченко
Южная научно-исследовательская лаборатория