ruua

Перше зображення магнітного поля чорної діри і що воно показує


215
215 points

Коли в квітні 2019 року було отримане перше зображення чорної діри, ця подія схвилювала багатьох. Адже надмасивна чорна діра, яка важить в 6,5 мільйона разів більша за масу нашого Сонця, розташована в галактиці Мессьє 87 або M87, на відстані 55 мільйонів світлових років від Землі.

Це був перший прямий доказ існування чорних дір. Воно також стало екстраординарним тестом теорії гравітації Ейнштейна і основоположних уявлень про простір і час – дослідження гравітації в її самих крайніх межах. Але вчені до цих пір мало що знають про цих монстрів, пише Зірі Юнсі, науковий співробітник Університетського коледжу Лондона.

Тепер, через майже два роки після цього історичного досягнення, оприлюднене нове зображення M87, отримане з використанням іншої техніки.

Дослідження, опубліковане в двох нових статтях в The Astrophysical Journal Letters, дає важливе розуміння загадкової природи чорних дір.

Побачити невидиме

Зображення чорної діри
Перше зображення чорної діри. Зображення: Event Horizon Telescope Collaboration

Через віддаленість отримати зображення цієї величезної чорної діри надзвичайно складно. Адже для того, щоб сфокусуватися на апельсині, розташованому на поверхні Місяця, або побачити окремі атоми на своєму пальці потрібно досить сильна роздільна здатність. З цим завданням вдалося впоратися лише завдяки безпрецедентній співпраці вчених з усього світу, об’єднавши разом 8 наземних радіотелескопів і перетворивши тим самим Землю в один гігантський віртуальний радіотелескоп.

Чорні діри – це, мабуть, самі загадкові об’єкти в природі, що приводять в дію деякі з найбільш енергетичних і спостережених явищ в нашому Всесвіті. Через їх горизонт подій, кордонів, з яких ніщо, навіть світло, не може вирватися, ми не можемо бачити чорну діру безпосередньо. Але матерія, яка падає в сторону чорної діри, притягається її величезною гравітаційної силою і стає надзвичайно гарячою і світиться.

У міру наближення до горизонту подій ця матерія перегрівається від тертя і рухається зі швидкістю, близькою до швидкості світла, випускаючи велику кількість випромінювання. Телескоп призначений для виявлення саме випромінювання в формі радіохвиль, що створюються цим газом за кілька миттєвостей до того, як він перетне горизонт подій.

Нове зображення

Перше зображення магнітного поля чорної діри і що воно показує
Зображення: Event Horizon Telescope Collaboration

Зображення чорної діри M87 переконливо підтвердило ідею про те, що надмасивні чорні діри ховаються в серцях більшості (якщо не всіх) галактик. Вони – клей, що скріплює галактики і керує їх динамікою і еволюцією. Але поки неясно, як саме вони діють.

У новому зображенні використовується поляризоване світло – світлові хвилі, що коливаються тільки в одному напрямку, вироблені матерією на краю чорної діри. Неполяризоване світло складається зі світлових хвиль, які коливаються в різних напрямках. Світло може поляризуватися, якщо рухається через надгарячі області космосу, які сильно намагнічені. Такими областями є сильні магнітні поля навколо чорної діри, тому вивчаючи властивості цього поляризованого світла можна дізнатися багато про матерію, яка його породила.

Нове поляризоване зображення дає нові переконливі докази того, як сильні магнітні поля навколо чорних дір можуть запускати і підтримувати концентровані струмені зарядженого газу протяжністю тисячі світлових років. Тепер вчені думають, що такі високоенергетичні і яскраві струмені, що викидають величезну кількість речовини в міжгалактичне середовище, пов’язані з чорними дірами за допомогою цих сильних магнітних полів.

Астрономи використовували різні моделі для пояснення поведінки матерії поряд з чорною дірою, щоб краще зрозуміти процес утворення струменів, але вони до сих пір не знають, як саме струмені, більші, ніж сама галактика, можуть запускатися з її центральної області і як саме матерія падає в чорну діру. Тепер вчені виявили, що побачене на горизонті подій можуть пояснити тільки теоретичні моделі з сильно намагніченої матерією.

Спостереження надають нову докладну інформацію про структуру магнітних полів за межами чорної діри. Це не тільки наближає вчених до розуміння того, як генеруються ці таємничі і потужні струмені, але також пояснює, як надгаряча матерія може залишатися за межами чорної діри, опираючись її гравітації. Дослідження показують, що магнітні поля досить сильні, щоб відштовхувати гарячий газ і допомагати йому протистояти гравітації. Тільки газ, що прослизає через поле, може почати текти всередину до горизонту подій.


Сподобалося? Поділіться з друзями!

215
215 points
Василь Вдовиченко
Південна науково-дослідна лабораторія