Нова слика из сарадње Евент Хоризон Телесцопе, која укључује истраживаче и телескопе Универзитета у Аризони, открила је јака и организована магнетна поља која спирално извиру са ивице супермасивне црне рупе Сагиттариус А*, или Сгр А*.
Сарадња Евент Хоризон Телесцопе (ЕХТ), која је 2022. представила прву слику Стрелца А*, црне рупе у центру нашег Млечног пута, ухватила је нови поглед на масивни објекат, овог пута у поларизованом светлу. По први пут астрономи су били у могућности да измере поларизацију, потпис магнетних поља, оволико близу ивице црне рупе. Линије означавају оријентацију поларизације, која је повезана са магнетним пољем око сенке црне рупе. Кредит за слику: ЕХТ Цоллаборатион
Први пут виђен у поларизованом светлу, овај нови поглед на чудовиште које вреба у центру наше галаксије Млечног пута открио је структуру магнетног поља која је запањујуће слична оној много масивније црне рупе, познате као М87*, у центру галаксије М87, што сугерише да јака магнетна поља могу бити заједничка за све црне рупе. Ова сличност такође наговештава скривени млаз у Сгр А*. Резултати су објављени 27. марта у часопису Тхе Астропхисицал Јоурнал Леттерс.
Научници су открили прву слику Сгр А*— која је отприлике 27,000 светлосних година од Земље — у 2022, откривајући да иако је супермасивна црна рупа Млечног пута више од хиљаду пута мања и мање масивна од М87, изгледа невероватно слично. Ово је навело научнике да се запитају да ли њих двоје деле заједничке особине ван њиховог изгледа. Да би то сазнао, тим је одлучио да проучава Сгр А* у поларизованом светлу. Претходне студије светлости око М87* открио да је магнетна поља око гиганта црне рупе омогућило му је да лансира моћне млазове материјала назад у околно окружење. Надовезујући се на овај рад, нове слике су откриле да исто може важити и за Сгр А*.
Борис Георгиев, ЕХТ постдокторски истраживач на УАризони Стевард Обсерватори и коаутор студије, рекао је: „Доследност структура магнетног поља око Сгр А* и М87* сугерише да процеси којима црне рупе хране и избацују млазове у своју околину могу бити универзални, упркос њиховим огромним разликама у величини и маса.”
„Оно што сада видимо је да постоје јака, уврнута и организована магнетна поља у близини црне рупе у центру галаксије Млечног пута“, рекла је Сара Исаун, сарадник НАСА Хуббле Фелловсхип Програма Ајнштајн у Центру за астрофизику | Харвард & Смитхсониан и ко-водитељ пројекта. „Заједно са Сгр А* који има запањујуће сличну поларизациону структуру оној која се види у много већој и моћнијој црној рупи М87*, научили смо да су јака и уређена магнетна поља критична за интеракцију црних рупа са гасом и материјом око себе. њих."
Светлост је покретна осцилација електричних и магнетних поља која нам омогућава да видимо објекте. Понекад, светлост осцилира у преферираном
оријентација, позната и као поларизована. Иако нас поларизована светлост окружује, за људске очи она се не разликује од „нормалне“ или неполаризоване светлости. У плазми око ових црних рупа, честице које се врте око линија магнетног поља дају образац поларизације окомит на поље. Ово омогућава астрономима да виде све живописније детаље шта се дешава у регионима црних рупа и мапирају њихове линије магнетног поља.
„Сликовањем поларизоване светлости из врелог светлећег гаса у близини црних рупа, директно закључујемо о структури и јачини магнетних поља која прожимају проток гаса и материје којом се црна рупа храни и избацује“, рекао је Анђело Рикарте, Харвардска црна рупа. Иницијатива и ко-водитељ пројекта. „Поларизовано светло нас учи много више о астрофизици, својствима гаса и механизмима који се дешавају док се црна рупа храни.
Али снимање црних рупа у поларизованом светлу није тако лако као стављање пара поларизованих наочара за сунце, а то се посебно односи на Сгр А*, који се мења тако брзо да не стоји мирно за слике. За снимање супермасивне црне рупе потребни су софистицирани алати изнад и изнад оних који су се раније користили за снимање М87*, много стабилније мете. Дан Марроне, ко-главни истраживач ЕХТ-а и коаутор рада који је професор астрономије на Стевард опсерваторији, и његов тим је развио инструменте који су детектовали поларизоване радио таласе за овај резултат.
„Слично начину на који поларизована светлост може да нам каже оријентацију површине од које се одбија, као што су прозори или путеви, она нам такође може показати оријентацију магнетних поља око црних рупа“, рекао је Мароне. „Пошто се магнетна поља брзо мењају око Сгр А*, претварање ЕХТ посматрања у поларизоване слике био је велики изазов. Заиста смо поносни што наши подаци садрже довољно информација.”
Научници кажу да су узбуђени што имају слике обе супермасивне црне рупе у поларизованој светлости јер ове слике и подаци који долазе са њима пружају нове начине за упоређивање и контраст црних рупа различитих величина и окружења. Како се технологија побољшава, слике ће вероватно открити још више тајни црних рупа и њихових сличности или разлика.
„Ови налази нам помажу да побољшамо наше компјутерске моделе и теорије и дају нам бољу представу о томе шта се дешава са материјом близу хоризонта догађаја црне рупе“, додао је коаутор Цхи-кван Цхан, професор астрономије у УАризони који се фокусира на теоријско моделирање црних рупа.
ЕХТ је спровео неколико посматрања од 2017. Сваке године, слике се побољшавају јер ЕХТ укључује нове телескопе, већи пропусни опсег и нове фреквенције посматрања.
„Развијамо хардвер и софтвер за аутоматизацију ЕХТ посматрања, омогућавајући ЕХТ-у да чешће посматра у будућности како би снимио филмове црних рупа“, рекао је Ами Ловитз, истраживање ЕХТ-а научник на Стевард опсерваторији који води ЕХТ Агилити пројекат.
Таква запажања, која трају неколико месеци, један су од примарних циљева ЕХТ-а у наредним годинама, према Ремо Тиланус, професор УАризоне и менаџер операција ЕХТ-а који надгледа кампање посматрања и технички развој.
„Са могућностима пројекта Агилити, требало би да можемо да видимо материјал који се врти око М87* и избацује се у његове млазнице“, рекао је Тиланус.
Планиране експанзије за следећу деценију ће такође омогућити филмове високе верности, могу открити скривени млаз у Сгр А* и омогућити астрономима да посматрају сличне карактеристике поларизације у другим црним рупама. Постоје чак и планови за проширење ЕХТ-а у свемир, пружајући много оштрије слике црних рупа и омогућавајући много снажније студије ротације црне рупе и механизама који покрећу млазове црних рупа.
ЕХТ би требало да поново посматра Сгр А* у априлу, чиме ће тим ЕХТ УАризона бити заузет. Заједно са Ловицом и Георгиевим, постдокторским истраживачем Ендру Томас Вест и дипломирани студент Јасмин Вашингтон тренутно припремају субмилиметарски телескоп на планини Грахам и 12-метарски радио телескоп Радио опсерваторије Аризоне на Кит пику за предстојеће посматрање.
Вашингтон, која је учествовала у кампањи посматрања 2021. као студент прве године дипломског студија, рекла је да јој је то искуство било драго и да је узбуђена што ће се моћи вратити ове године.
„Посматраћемо са више телескопа него икада раније, дајући нам бољу покривеност и већу осетљивост за ова поларизована мерења“, рекла је она.
Вест је додао: „Мерење са веома високом верношћу како су се ови извори променили од када су последњи пут посматрани информисаће наше моделе и омогућити нам да одговоримо на основна питања о физици у овим екстремним окружењима – то је веома узбудљиво!“
