Весной 2022 года в ходе нескольких пресс-конференций по всему миру коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала первое в истории изображение Стрельца А* (Sgr A*), сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. На расстоянии 27 тысяч световых лет от Земли она в тысячу раз меньше и менее массивна, чем та, что находится в центре галактики M87, M87*, первой сверхмассивной черной дыры, когда-либо сфотографированной.
Сегодня было опубликовано новое изображение, снова полученное коллаборацией EHT: на нем Стрелец А* впервые показан в поляризованном свете. На этом снимке обнаружилась структура интенсивных магнитных полей, организованных в спираль вокруг края черной дыры, очень похожая на структуру M87*.
Эти результаты позволяют предположить, что интенсивные магнитные поля с такой структурной организацией характерны для всех (или многих) сверхмассивных черных дыр.
Зачем смотреть на черные дыры в поляризованном свете?
Свет — это колеблющаяся электромагнитная волна. Когда она колеблется в определенной ориентации, мы называем ее поляризованной. Мы живем в окружении поляризованного света (например, отражения Солнца на воде, стекле или блестящих поверхностях поляризованы), но мы не можем отличить его от неполяризованного.
В области вокруг сверхмассивной черной дыры, где частицы плазмы (ионизированного газа при очень высоких температурах) движутся вокруг линий магнитного поля, возникает поляризация света, перпендикулярная этому полю. Эта особенность позволяет исследователям детально изучить происходящее в этой области и проследить линии магнитного поля.
Первое изображение Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, в поляризованном свете. Линии, наложенные на изображение, указывают на ориентацию поляризации, которая связана с магнитным полем, окружающим область.
Анджело Рикарте, научный сотрудник Гарвардского института черных дыр и сопредседатель проекта EHT, сказал: «Поляризованный свет позволяет узнать много нового об астрофизике, свойствах газа и механизмах, которые происходят при питании черной дыры».
Однако сфотографировать черные дыры в поляризованном свете не так просто, как надеть пару солнцезащитных очков. Особенно это касается Стрельца А*, которая меняется так быстро, что сфотографировать ее не так-то просто. Для получения изображения этой сверхмассивной черной дыры требуются сложные инструменты, которые намного превосходят те, что ранее использовались для фотографирования M87*, гораздо более стабильного объекта.
Сходство с магнитными полями M87*
Однако, несмотря на трудности, им это удалось, и теперь мы можем увидеть новый вид этого массивного объекта: его вид в поляризованном свете. Впервые астрономам удалось измерить поляризацию, индикатор наличия магнитных полей, так близко к краю Стрельца А*.
До сих пор то же самое удавалось сделать только с черной дырой в центре галактики M87. Так что теперь, имея в своем распоряжении всего две черные дыры, пусть и с очень разными массами и расположенные в очень разных галактиках, важно определить общие и необычные черты.
Изображения сверхмассивных черных дыр M87* и Стрелец A* в поляризованном свете, расположенные рядом друг с другом, показывают, что структуры магнитных полей очень похожи. Шкала показывает видимый размер этих изображений на небе в единицах микроаркосекунд: палец на расстоянии вытянутой руки измеряет 1 градус на небе, поэтому микроаркосекунда в 3,6 миллиарда раз меньше. В контексте, изображения этих черных дыр имеют видимый размер, подобный размеру пончика на поверхности Луны.
В обоих случаях присутствуют интенсивные магнитные поля с очень похожей структурой. Это важно, поскольку позволяет предположить, что физические процессы, управляющие питанием черной дыры, а также запуск струй релятивистских частиц могут быть универсальными и, возможно, фундаментальными характеристиками всех сверхмассивных черных дыр.
«Одним из сходств между этими двумя черными дырами может быть джет«, — пояснила Марияфелиция Де Лаурентис, профессор Неаполитанского университета Федерико II и заместитель научного руководителя проекта EHT. «Но если в M87* мы видим очень очевидный джет, то в Стрельце A* мы его пока не обнаружили«.
В апреле 2024 года новые наблюдения Стрельца A*
В 2017 году для наблюдения и фотографирования Стрельца А* ученые задействовали сеть из восьми телескопов, разбросанных по всему миру, чтобы создать виртуальный телескоп размером с Землю (собственно, EHT). Они получили тысячи изображений, которые затем усреднили и объединили, чтобы получить первую реальную фотографию Стрельца А*. Первое прямое визуальное доказательство присутствия черной дыры.
Коллаборация EHT планирует провести повторное наблюдение Стрельца A* в апреле 2024 года. С каждым годом изображения улучшаются, поскольку EHT подключает новые телескопы и проводит картирование с большей пропускной способностью и новыми частотами наблюдений.
Расширения, запланированные на следующее десятилетие, также позволят сделать кадры Стрельца A*. Они могут выявить до сих пор скрытый джет и позволят астрономам наблюдать аналогичные поляризационные характеристики у других черных дыр.
