Оранжевая — новая черная дыра: «Веховое» открытие вихря Млечного Пути выявило причудливые спирали

 «Как неистовый малыш», монстр в сердце нашей галактики представляет собой бушующую магнитную плазму.

Вид сверхмассивной черной дыры Стрельца А* Млечного Пути в поляризованном свете. (Фото: salon.com)

Если вы никогда не видели гигантского электрического оранжевого пончика, состоящего из аккуратно упорядоченных спиралевидных магнитных полей, вращающегося вокруг краев сверхмассивной черной дыры в галактике Млечный Путь, это ваш счастливый щелчок дня. Черная дыра-мега-монстр, названная Стрелец А* (Sgr A*), находится всего в 26 700 световых годах от нас, а ее удивительная масса примерно в 4,3 миллиона раз больше, чем у нашего Солнца. Совершив эпохальное открытие, которое обещает перевернуть все астрономическое исследование черных дыр, ученые только что предоставили первые когда-либо виденные изображения завораживающего портала прямо в сердце нашей родной галактики.

Есть две вещи еще более странные, чем наблюдение за вибрирующими магнитными полями плазменного света вокруг черной дыры нашей галактики. Во-первых, мы знали о параболическом космическом бублике Стрельца А* с 2022 года, но понятия не имели, что это буквально просто вибрация (с магнитной точки зрения). А во-вторых, Sgr A* — это даже не самая толстая дыра, которую мы видели. Фактически, причина, по которой магнитное спиральное поле Стрельца А* потрясает мир астрофизики, заключается в том, что оно похоже на то, которое ученые обнаружили вокруг еще большей черной дыры в 2021 году, находящейся примерно в 55 миллионах световых лет от нас, под названием M87.

Хотя заслуга в получении этих бесценных изображений чаще всего принадлежит одной или двум исследовательским группам, удивительно мощный телескоп горизонта событий (EHT) настолько технологически сложен, что фактически им приходится управлять несколькими командами по всему миру. И этот мощный научный инструмент — это больше, чем просто большой объектив на большой камере — цунами данных, которые он собирает для ученых, настолько огромно, что только для того, чтобы оно стало функциональным, требуется создание уникального программного обеспечения, инструментов и инфраструктур. Вдобавок ко всему, эти системы должны давать четкую картину среди астрономического хаоса, поскольку обезумевший от плазмы Стрелец А* отказывается сидеть на месте.

«Сержант А* похож на неистового малыша», — объяснил доктор Эйвери Бродерик в заявлении университета, отправленном по электронной почте.

Бродерик — профессор кафедры физики и астрономии канадского Университета Ватерлоо и доцент Института Периметра. Он и другие канадские сотрудники EHT создали структуру передачи данных в пространство для EHT, гиперсложного процесса под названием THEMIS. Именно по этой причине вы видите вверху этой веб-страницы настоящую картинку, а не просто непонятную смесь космических данных и двоичного кода.

«Поляризованный свет, который мы видим от Стрельца А*, поразителен», — сказал он. «Он не только сильно поляризован, в три раза более поляризован, чем черная дыра в центре галактики M87, но он также высокоорганизован. Это новое изображение ограничивает плотность плазмы, вращающейся вокруг Sgr A*, и показывает магнитные поля, которые управляют ее судьбой».

Позвольте мне дать вам представление о том, о каком объеме данных мы говорим: как отметила газета Harvard Gazette во время открытия месторождения M87 в 2021 году, «впечатляющее разрешение, полученное с помощью EHT, эквивалентно тому, которое необходимо для изображения кредитной карты на поверхность Луны».

Ага. Ого.

«Мы впервые видим невидимую структуру, которая удерживает материал внутри диска черной дыры», — сказал Бродерик, и которая «перемещает плазму к горизонту событий, помогая ей расти».

«Приятно, что нам вообще удалось сделать поляризованное изображение сержанта А*. Первое изображение потребовало месяцев тщательного анализа, чтобы понять его динамическую природу и раскрыть его среднюю структуру», — сказал астрофизик Пол Тиде в пресс-релизе Гарвардского университета в среду.

«Создание поляризованного изображения усложняет задачу динамики магнитных полей вокруг черной дыры. Наши модели часто предсказывали сильно турбулентные магнитные поля, что чрезвычайно затрудняло построение поляризованного изображения. К счастью, наша черная дыра гораздо спокойнее, поэтому первое возможное изображение», — сказал Тиде.

Как вообще возможна вся эта поляризация? В небольшой анимации в Твиттере команда Event Horizon Telescope объясняет, что вся беспорядочная плазма горячего газа, раскачивающаяся в космосе, на самом деле излучает сырые, неполяризованные световые волны — подобно тому, как наше Солнце излучает полный спектр различных световых волн. некоторые мы можем видеть, а некоторые нет, например, ультрафиолетовый свет. Точно так же, как мы можем фильтровать некоторые виды солнечного света с помощью поляризационного покрытия наших солнцезащитных очков, магнитное поле вокруг Sag A* становится поляризационным фильтром для всего этого необработанного плазменного света.

Когда черная дыра засасывает всю эту излучающую свет плазму в свою космически ужасающую пасть, магнитное поле вокруг черной дыры приводит неполяризованный плазменно-световой хаос в плотный и упорядоченный ритм, поляризуя его. Но черные дыры также искривляют гравитацию и, следовательно, магнитные поля — а когда магнитные поля искривляются, то же самое происходит и с поляризацией этого света, позволяя нам увидеть всё целиком.

Это птица! Это самолет! Это...скрытая плазменная струя?

«То, что мы сейчас видим, — это наличие сильных, искривленных и организованных магнитных полей вблизи черной дыры в центре галактики Млечный Путь», — сказала Сара Иссаун.

Как и Тиде, Иссаон — астрофизик Смитсоновской астрофизической обсерватории. Иссон является соруководителем проекта EHT на Sgr A* и научным сотрудником НАСА по Эйнштейну.

«Наряду с тем, что Sgr A* имеет поразительно похожую структуру поляризации 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. их", - сказала она.

Итак, вокруг нашей черной дыры есть спиральный магнитный пончик. Что теперь?

Рад, что вы спросили. Теперь, когда у нас есть с таким трудом полученные изображения двух разных черных дыр — и мы можем видеть, что обе они имеют схожие спиралевидные магнитные поля — мы можем начать выяснять, есть ли у них больше общего. В частности, астрономы стремятся выяснить, есть ли у Sgr A* такие же движущиеся плазменные струи, которые мы видим в M87.

Если это произойдет, то мы, возможно, сможем понять кое-что важное во всем астрономическом исследовании черных дыр по всем направлениям — как эти пожирающие свет космические монстры на самом деле подпитываются и поддерживаются. И знание всего этого открыло бы дверь к приливной волне знаний о том, как устроена Вселенная.

15 минут славы сержанта А* еще далеки от завершения. У EHT уже есть запланированное расширение на следующее десятилетие, которое позволит снимать высококачественные фильмы о Сержанте А*. Кинодебют звездочки А* может не только раскрыть предполагаемую скрытую плазменную струю — эта технология также может позволить астрономам наблюдать за другими черными дырами и обнаруживать подобные поляризационные особенности и струи в других местах. Тем временем EHT будет продвигать свой объектив все дальше и дальше в космос, а глобальная команда исследует вселенную данных, чтобы разгадать тайну кружащегося монстра в сердце нашей галактики.

Источник