Астрономы впервые увидели магнитные поля, запутанные вокруг черной дыры.

Телескоп Event Horizon раскрыл магнетизм горячего светящегося газа вокруг сверхмассивной черной дыры в сердце галактики M87, сообщают исследователи в двух исследованиях, опубликованных 24 марта в Astrophysical Journal Letters. Считается, что эти магнитные поля играют решающую роль в том, как черная дыра сбрасывает материю и запускает мощные плазменные струи на тысячи световых лет в космос.

«В течение десятилетий мы знали, что в некотором смысле струи приводятся в действие за счет аккреции на сверхмассивные черные дыры, и что спиралевидный газ и истекающая плазма сильно намагничены — но в точных деталях было много неуверенности», — говорит Эйлин Мейер, астрофизик из Университета Мэриленда, округ Балтимор, не участвовала в работе. «Структура магнитного поля плазмы вблизи горизонта событий [черной дыры] — это совершенно новая информация».

Сверхмассивная черная дыра внутри M87 была первой черной дырой, которую сфотографировали. На этом изображении была показана тень черной дыры на фоне ее аккреционного диска — яркий вихрь сверхгорячого газа, вращающийся по спирали вокруг темного центра черной дыры. Он был создан на основе наблюдений, сделанных в апреле 2017 года глобальной сетью обсерваторий, которые в совокупности образуют одну виртуальную радиотарелку размером с Землю, называемую телескопом горизонта событий.

В новом анализе используются те же наблюдения. Но в отличие от первоначального портрета черной дыры, новое изображение учитывает поляризацию световых волн, излучаемых газом вокруг черной дыры. Поляризация измеряет ориентацию световой волны — колеблется ли она вверх и вниз, влево и вправо или под углом — и на нее может влиять магнитное поле, из которого исходит свет. Итак, нанеся на карту поляризацию света вокруг края черной дыры M87, исследователи смогли проследить структуру лежащих в основе магнитных полей.

Команда обнаружила доказательства того, что некоторые магнитные поля вращаются вокруг черной дыры вместе с диском материала, закручивающимся в нее. Этого следовало ожидать, потому что «когда газ вращается, он в основном способен уносить с собой магнитное поле», — говорит Джейсон Декстер, астрофизик из Университета Колорадо в Боулдере.

Но, по его словам, «в этом магнитном поле есть интересный компонент, который не просто следует за движением газа». По крайней мере, некоторые из линий магнитного поля торчат вверх или вниз перпендикулярно от аккреционного диска или указывают прямо к черной дыре или от нее, обнаружили Декстер и его коллеги. По его словам, эти магнитные поля должны быть очень сильными, чтобы их не уносил вихрь падающего газа.

Такие сильные магнитные поля могут фактически отталкивать часть материала, спиралевидно движущегося к черной дыре, помогая ей противостоять гравитации, говорит соавтор исследования Моника Мосцибродзка, астрофизик из Университета Радбауд в Неймегене, Нидерланды. По ее словам, магнитные поля, направленные вверх и вниз от аккреционного диска, также могут помочь запустить плазменные струи черной дыры, направляя материал к полюсам черной дыры и увеличивая ее скорость.