Az Arizonai Egyetem kutatóit és teleszkópjait magában foglaló Event Horizon Telescope együttműködésről készült új kép erős és szervezett mágneses tereket tárt fel a Sagittarius A* vagy Sgr A* szupermasszív fekete lyuk pereméről.
Az Event Horizon Telescope (EHT) együttműködés, amely 2022-ben mutatta be az első képet Sagittarius A*-ról, a Tejútrendszerünk középpontjában lévő fekete lyukról, új képet készített a hatalmas objektumról, ezúttal polarizált fényben. A csillagászok először tudták megmérni a polarizációt, a mágneses mezők jellegzetességét, ilyen közel a fekete lyuk széléhez. A vonalak a polarizáció irányát jelzik, ami a fekete lyuk árnyéka körüli mágneses térrel kapcsolatos. A kép forrása: EHT Collaboration
A Tejútrendszer-galaxisunk közepén megbúvó szörnyetegnek ez az új képe, amelyet először polarizált fényben látunk, feltárt egy mágneses térszerkezetet, amely feltűnően hasonlít egy sokkal masszívabb, M87* néven ismert fekete lyukhoz a központban. az M87 galaxisról, ami arra utal, hogy az erős mágneses mezők minden fekete lyukban közösek lehetnek. Ez a hasonlóság az Sgr A* rejtett sugárhajtására is utal. Az eredményeket március 27-én tették közzé a The Astrophysical Journal Letters folyóiratban.
A tudósok bemutatták az első képet az Sgr A*-ról, amely körülbelül 27,000 XNUMX fényévnyire van a Földtől. 2022, amelyből kiderül, hogy bár a Tejút szupermasszív fekete lyuka több mint ezerszer kisebb és kisebb tömegű, mint az M87-é, rendkívül hasonlónak tűnik. Ez arra késztette a tudósokat, hogy elgondolkodjanak azon, vajon a kettőnek a külsejükön kívül van-e közös vonása. Ennek kiderítésére a csapat úgy döntött, hogy polarizált fényben tanulmányozza az Sgr A*-t. Korábbi fénytanulmányok M87* környékén kiderült, hogy a mágneses terek a fekete lyuk óriás körül lehetővé tette, hogy erőteljes anyagsugarat indítson vissza a környező környezetbe. Erre a munkára építve az új képek felfedték, hogy ugyanez igaz lehet Sgr A*-ra is.
Borisz Georgiev, az UArizona's EHT posztdoktori kutatója Steward megfigyelőközpont és a tanulmány társszerzője a következőket mondta: „Az Sgr A* és az M87* körüli mágneses térszerkezetek konzisztenciája arra utal, hogy azok a folyamatok, amelyek során a fekete lyukak fúvókákat táplálnak be és löknek ki a környezetükbe, univerzálisak lehetnek, annak ellenére, hogy méreteik és méreteik igen nagyok. tömeg."
„Amit most látunk, az az, hogy erős, csavart és rendezett mágneses mezők vannak a Tejútrendszer középpontjában lévő fekete lyuk közelében” – mondta Sara Issaoun, a NASA Hubble-ösztöndíjprogramjának Einstein-ösztöndíjasa, az Asztrofizikai Központban | Harvard & Smithsonian és a projekt társvezetője. „Amellett, hogy az Sgr A* feltűnően hasonló polarizációs szerkezettel rendelkezik, mint a sokkal nagyobb és erősebb M87* fekete lyukban, megtanultuk, hogy az erős és rendezett mágneses mezők kritikus szerepet játszanak abban, hogy a fekete lyukak hogyan lépnek kölcsönhatásba a környező gázzal és anyaggal. őket."
A fény elektromos és mágneses mezők mozgó rezgése, amely lehetővé teszi számunkra, hogy lássunk tárgyakat. Néha a fény oszcillál egy preferált
orientáció, más néven polarizált. Bár polarizált fény vesz körül bennünket, emberi szem számára megkülönböztethetetlen a „normál” vagy nem polarizált fénytől. A fekete lyukak körüli plazmában a mágneses erővonalak körül örvénylő részecskék a mezőre merőleges polarizációs mintát kölcsönöznek. Ez lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy egyre élénkebb részletességgel lássák, mi történik a fekete lyukak régióiban, és feltérképezzék azok mágneses erővonalait.
"A fekete lyukak közelében, forró izzó gázból származó polarizált fény leképezésével közvetlenül következtetünk azoknak a mágneses mezőknek a szerkezetére és erősségére, amelyek a fekete lyuk által táplált és kibocsátott gáz- és anyagáramlást átfűzik" - mondta Angelo Ricarte, a Harvard Black Hole munkatársa. Kezdeményező munkatárs és projekt társvezetője. "A polarizált fény sokkal többet megtanít nekünk az asztrofizikáról, a gáz tulajdonságairól és a fekete lyuk táplálása során fellépő mechanizmusokról."
A fekete lyukak polarizált fényben történő leképezése azonban nem olyan egyszerű, mint egy polarizált napszemüveget felvenni, és ez különösen igaz az Sgr A*-ra, amely olyan gyorsan változik, hogy nem áll meg a képen. A szupermasszív fekete lyuk leképezéséhez olyan kifinomult eszközökre van szükség, amelyek túlmutatnak azokon, amelyeket korábban az M87* rögzítéséhez használtak, ami egy sokkal stabilabb cél. Dan Marrone, az EHT társkutatója és a cikk társszerzője, aki a Steward Obszervatórium csillagászprofesszora, és csapata olyan műszereket fejlesztett ki, amelyek a polarizált rádióhullámokat észlelték ehhez az eredményhez.
„Hasonlóan ahhoz, ahogyan a polarizált fény meg tudja mondani a felszín, például az ablakok vagy az utak tájolását, a fekete lyukak körüli mágneses mezők tájolását is meg tudja mutatni” – mondta Marrone. „Mivel a mágneses mezők gyorsan változnak az Sgr A* körül, az EHT megfigyelések polarizált képekké alakítása óriási kihívás volt. Nagyon büszkék vagyunk arra, hogy adataink elegendő információt hordoznak.”
A tudósok azt mondják, izgatottak, hogy mindkét szupermasszív fekete lyukról képeket készítenek polarizált fényben, mert ezek a képek és a hozzájuk tartozó adatok új módokat kínálnak a különböző méretű és környezetű fekete lyukak összehasonlítására és szembeállítására. A technológia fejlődésével a képek valószínűleg még több titkot felfedik a fekete lyukakról és hasonlóságaikról vagy különbségeikről.
"Ezek az eredmények segítenek nekünk számítógépes modelljeink és elméleteink fejlesztésében, és jobb képet adnak arról, hogy mi történik az anyaggal egy fekete lyuk eseményhorizontjához közel" - tette hozzá a társszerző. Chi-kwan Chan, az UArizona állam csillagászprofesszora, aki a fekete lyukak elméleti modellezésére összpontosít.
Az EHT 2017 óta számos megfigyelést végzett. A képek minden évben javulnak, mivel az EHT új teleszkópokat, nagyobb sávszélességet és új megfigyelési frekvenciákat tartalmaz.
"Hardvert és szoftvert fejlesztünk az EHT megfigyelések automatizálására, ezáltal lehetővé téve az EHT számára, hogy a jövőben gyakrabban végezzen megfigyeléseket a fekete lyukak filmfelvétele érdekében" Amy Lowitz, egy EHT kutatás tudós a Steward Observatory-ban, aki az EHT Agility Projektet vezeti.
Az ilyen, több hónapos megfigyelések a következő évek egyik elsődleges céljai az EHT-nak, Remo Tilanus, UArizona professzora és az EHT üzemeltetési vezetője, aki felügyeli a megfigyelési kampányokat és a technikai fejlesztéseket.
„Az Agility Project képességeivel látnunk kell, hogy az M87* körül kavargó anyag a fúvókákba lövellődik” – mondta Tilanus.
A következő évtizedre tervezett bővítések nagy hűségű filmeket is lehetővé tesznek, felfedhetnek egy rejtett sugárt az Sgr A*-ban, és lehetővé teszik a csillagászok számára, hogy hasonló polarizációs jellemzőket figyeljenek meg más fekete lyukakban. Még a tervek szerint az EHT kiterjeszthető az űrbe is, sokkal élesebb képeket biztosítva a fekete lyukakról, és lehetővé válik a fekete lyukak forgásának és a fekete lyukak fúvókáit működtető mechanizmusok sokkal hatékonyabb tanulmányozása.
Az EHT a tervek szerint áprilisban ismét megfigyeli az Sgr A*-t, ezzel is elfoglalva az EHT UArizona csapatát. Lowitzcal és Georgievvel, posztdoktori kutatóval együtt Andrew Thomas West és végzős hallgató Jasmin Washington jelenleg a Graham-hegyen található Submillimeter Telescope-ot és a Kitt Peak-i Arizona Radio Observatory 12 méteres rádióteleszkópját készítik elő a közelgő megfigyeléshez.
Washington, aki elsőéves végzős hallgatóként részt vett a 2021-es megfigyelési kampányban, azt mondta, hogy élvezte az élményt, és izgatott, hogy idén visszatérhet.
"Több teleszkóppal fogunk megfigyelni, mint valaha, így jobb lefedettséget és nagyobb érzékenységet biztosítunk a polarizált mérések elvégzéséhez" - mondta.
West hozzátette: „Ha nagyon nagy pontossággal mérjük, hogyan változtak ezek a források az utolsó megfigyelésük óta, az tájékoztatni fogja modelljeinket, és lehetővé teszi számunkra, hogy megválaszoljuk a fizikával kapcsolatos alapvető kérdéseket ezekben az extrém környezetben – ez nagyon izgalmas!”
