_ Astronomii dezvăluie câmpuri magnetice puternice în spirală la marginea găurii negre centrale a Căii Lactee

O nouă imagine din colaborarea Event Horizon Telescope (EHT) — care include oameni de știință de la Centrul pentru Astrofizică | Harvard & Smithsonian (CfA) — a descoperit câmpuri magnetice puternice și organizate care se învârt în spirală de la marginea găurii negre supermasive Săgetător A* (Sgr A*).

Văzut pentru prima dată în lumină polarizată, acest nou Vederea monstrului care pândește în inima galaxiei Căii Lactee a dezvăluit o structură a câmpului magnetic surprinzător de similară cu cea a găurii negre din centrul galaxiei M87, sugerând că câmpurile magnetice puternice pot fi comune tuturor găurilor negre. Această asemănare indică, de asemenea, un jet ascuns în Sgr A*.

Rezultatele au fost publicate în The Astrophysical Journal Letters.

Oamenii de știință au dezvăluit prima imagine a Sgr A* – care este aproximativ La 27.000 de ani-lumină distanță de Pământ — în 2022, dezvăluind că, în timp ce gaura neagră supermasivă a Căii Lactee este de peste o mie de ori mai mică și mai puțin masivă decât cea a lui M87, ea arată remarcabil de similară.

Acest lucru i-a făcut pe oamenii de știință să se întrebe dacă cei doi împărtășeau trăsături comune în afara aspectului lor. Pentru a afla, echipa a decis să studieze Sgr A* în lumină polarizată. Studiile anterioare ale luminii din jurul lui M87* au arătat că câmpurile magnetice din jurul gigantului găurii negre i-au permis să lanseze jeturi puternice de material înapoi în mediul înconjurător. Pe baza acestei lucrări, noile imagini au dezvăluit că același lucru poate fi valabil și pentru Sgr A*.

„Ceea ce vedem acum este că există câmpuri magnetice puternice, răsucite și organizate în apropierea negrului. gaură în centrul galaxiei Calea Lactee”, a declarat Sara Issaoun, CfA NASA Hubble Fellowship Program Einstein Fellow, astrofizician al Observatorului Astrofizic Smithsonian (SAO) și co-conducător al proiectului.

„Împreună cu Sgr. A* având o structură de polarizare uimitor de similară cu cea observată în gaura neagră M87* mult mai mare și mai puternică, am aflat că câmpurile magnetice puternice și ordonate sunt esențiale pentru modul în care găurile negre interacționează cu gazul și materia din jurul lor.”

Lumina este o undă electromagnetică oscilantă sau în mișcare care ne permite să vedem obiecte. Uneori, lumina oscilează într-o orientare preferată, iar noi o numim „polarizată”. Deși ne înconjoară lumina polarizată, pentru ochii umani nu se poate distinge de lumina „normală”.

În plasmă din jurul acestor găuri negre, particulele care se rotesc în jurul liniilor câmpului magnetic conferă un model de polarizare perpendicular pe câmp. Acest lucru le permite astronomilor să vadă în detaliu din ce în ce mai vii ce se întâmplă în regiunile găurilor negre și să cartografieze liniile câmpului magnetic al acestora.

„Prin imaginea luminii polarizate de la gazul fierbinte strălucitor din apropierea găurilor negre, deducem direct structura și puterea. a câmpurilor magnetice care conduc fluxul de gaz și materie pe care gaura neagră se hrănește și le ejectează”, a spus colegiul de la Harvard Black Hole Initiative și co-conducătorul proiectului Angelo Ricarte. „Lumina polarizată ne învață mult mai multe despre astrofizică, proprietățile gazului și mecanismele care au loc pe măsură ce se hrănește o gaură neagră.”

Dar imaginea găurilor negre în lumina polarizată nu este la fel de ușoară ca punerea unei perechi de ochelari de soare polarizați, iar acest lucru este valabil mai ales pentru Sgr A*, care se schimbă atât de repede încât nu stă nemișcat pentru poze. Imaginirea găurii negre supermasive necesită instrumente sofisticate, mai presus de cele utilizate anterior pentru capturarea M87*, o țintă mult mai stabilă.

Colegiul postdoctoral CfA și astrofizicianul SAO Paul Tiede a spus: „Este interesant că am reușit să faceți deloc o imagine polarizată a lui Sgr A*. Prima imagine a avut nevoie de luni de analiză extinsă pentru a înțelege natura sa dinamică și pentru a-i dezvălui structura medie."

„Realizarea unei imagini polarizate se adaugă la provocarea dinamicii câmpurilor magnetice din jurul găurii negre. Modelele noastre au prezis adesea câmpuri magnetice foarte turbulente, ceea ce face extrem de dificilă construirea unei imagini polarizate. Din fericire, gaura neagră este mult mai calmă, făcând posibilă prima imagine.”

Oamenii de știință sunt încântați să aibă imagini ale ambelor găuri negre supermasive în lumină polarizată, deoarece aceste imagini și datele care vin cu ele oferă noi modalități de a compara și găuri negre de contrast de diferite dimensiuni și mase. Pe măsură ce tehnologia se îmbunătățește, este posibil ca imaginile să dezvăluie și mai multe secrete ale găurilor negre și asemănările sau diferențele dintre acestea.

Michi Bauböck, cercetător postdoctoral la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign, a spus: „M87* și Sgr. A* sunt diferiți în câteva moduri importante: M87* este mult mai mare și trage materia din împrejurimi într-un ritm mult mai rapid. Deci, ne-am fi așteptat ca și câmpurile magnetice să arate foarte diferit. Dar, în acest caz, s-au dovedit a fi destul de asemănătoare, ceea ce poate însemna că această structură este comună tuturor găurilor negre.”

„O mai bună înțelegere a câmpurilor magnetice din apropierea găurilor negre ne ajută să răspundem la câteva întrebări deschise – de la modul în care jeturile. sunt formate și lansate la ce puteri fulgerele luminoase pe care le vedem în lumina infraroșu și cu raze X.”

EHT a efectuat mai multe observații din 2017 și este programat să observe Sgr A* din nou în aprilie 2024. Fiecare an, imaginile se îmbunătățesc pe măsură ce EHT încorporează noi telescoape, lățime de bandă mai mare și frecvențe noi de observare. Expansiunile planificate pentru următorul deceniu vor permite filme de înaltă fidelitate cu Sgr A*, ar putea dezvălui un jet ascuns și ar putea permite astronomilor să observe caracteristici similare de polarizare în alte găuri negre. Între timp, extinderea EHT în spațiu va oferi imagini mai clare ale găurilor negre decât oricând.

CfA conduce câteva inițiative majore pentru a îmbunătăți radical EHT în următorul deceniu. Proiectul EHT de ultimă generație (ngEHT) realizează o actualizare transformatoare a EHT, care urmărește să aducă online mai multe antene radio noi, să permită observații multicolore simultane și să crească sensibilitatea generală a matricei.

Extinderea ngEHT va permite matricei să realizeze filme în timp real ale găurilor negre supermasive la scara orizontului evenimentelor. Aceste filme vor rezolva structura și dinamica detaliată în apropierea orizontului evenimentului, aducând în atenție caracteristicile gravitaționale cu „câmp puternic” prezise de Relativitatea Generală, precum și interacțiunea acreției și lansării relativiste a jetului care sculptează structuri la scară mare din univers.

Între timp, conceptul de misiune Black Hole Explorer (BHEX) va extinde EHT în spațiu, producând cele mai clare imagini din istoria astronomiei. BHEX va permite detectarea și formarea imaginii „inelului fotonic”—o caracteristică a inelului ascuțit formată prin emisia puternică de lentile în jurul găurilor negre.

Proprietățile unei găuri negre sunt imprimate pe dimensiunea și forma fotonului. inel, dezvăluind masele și învârtirile pentru zeci de găuri negre, arătând, la rândul său, modul în care aceste obiecte ciudate cresc și interacționează cu galaxiile lor gazdă.

(Fluierul)