В 2019 году астрономы сделали первое прямое изображение черной дыры. Это было изображение сверхмассивной черной дыры в центре M87. И когда многие люди это увидели, их реакция была 'и все?' Что и понятно, учитывая, что изображение представляет собой просто размытое пятно в форме пончика. Не на что смотреть. Но астрономическое изображение - это небольшая часть данных, собранных астрономами. Недавно было проанализировано больше этих данных, включая поляризацию света и магнитное поле, окружающее черную дыру.
Поляризация - это основное свойство света, такое же, как длина волны или интенсивность. Если вы представите свет как волну, которая колеблется при движении в пространстве, тогда поляризация - это ориентация этого колебания. Световые волны могут колебаться вверх и вниз, влево и вправо или даже по спирали или по часовой стрелке. Когда свет исходит от горячего источника, такого как материал, окружающий черную дыру, множество поляризаций перемешиваются, так что свет в основном неполяризован. Но когда свет проходит через ионизированный газ, разные поляризации сильнее или слабее взаимодействуют с газом. В результате свет, достигающий Земли, поляризован. Изучая поляризацию света возле черной дыры M87, мы можем узнать об окружающем материале.
M51 (Хаббл), наложенная на 6-сантиметровые изолинии интенсивности радиоизлучения и векторы поляризации (Эффельсберг и VLA) Фото: MPIfR Bonn
В случае радиоастрономии существует также поляризованный источник света, известный как синхротронное излучение. Это происходит, когда электроны захватываются магнитным полем и движутся по силовым линиям по узким спиралям. Поляризация синхротронного излучения говорит нам об ориентации силовых линий магнитного поля.
В этой последней работе астрономы измерили поляризацию света, наблюдаемого возле черной дыры M87, и обнаружили, что она имеет закрученный спиральный узор. Это отчасти ожидаемо, потому что мы знаем, что черная дыра вращается. Как это происходит, он перетаскивает вокруг себя соседнее пространство. Общая картина указывает на гравитационную структуру черной дыры.
Изображение черной дыры M87 с указанной поляризацией. Предоставлено: EHT Collaboration.
Но что интересно, большая часть наблюдаемого светанеполяризованный. Только около 15% света поляризовано. Большая часть света от черной дыры неполяризована. Это неожиданно, потому что ионизированный газ вблизи черной дыры должен быть сильно намагничен, поэтому мы ожидаем, что свет, достигающий нас, будет сильно поляризованным. Так что же дает?
Кажется, что газ возле черной дырыявляетсянамагниченный, но вместо того, чтобы иметь большую и простую магнитную структуру, намагниченность представляет собой хаотический беспорядок в меньших масштабах. Масштаб, в котором намагниченность имеет случайную ориентацию, меньше разрешения телескопа Event Horizon. Так что все размывается. Все мелкомасштабные поляризации сливаются вместе и кажутся неполяризованными.
Подобные результаты важны, потому что они дают нам потрясающее представление о веществе и магнитных полях вблизи черных дыр. По мере того, как мы понимаем больше, мы сможем узнать о сложных процессах, которые создают активные черные дыры, и о том, как они взаимодействуют с окружающей галактикой. Вся эта информация скрыта в данных, и это больше, чем кажется на первый взгляд.
Ссылка:Акияма, Кадзунори и др. » Результаты первого телескопа горизонта событий M87. VII. Поляризация кольца . 'Письма в астрофизический журнал910.1 (2021): L12.
Ссылка:Акияма, Кадзунори и др. » Результаты первого телескопа горизонта событий M87. VIII. Структура магнитного поля вблизи горизонта событий. . 'Письма в астрофизический журнал910.1 (2021): L13.