Телескоп увидел невероятное: чёрная дыра меняет свои магнитные поля как перчатки

Когда в 2019 году учёные впервые показали миру знаменитое "кольцо огня" вокруг чёрной дыры М87, человечество получило не просто картинку, а новый инструмент для понимания самых загадочных объектов во Вселенной. Теперь астрономы сделали новое открытие: магнитные поля вблизи горизонта событий изменили своё направление всего за несколько лет. Это оказалось полной неожиданностью, ведь раньше считалось, что в экстремальных условиях поля должны быть устойчивыми.

Как устроена чёрная дыра в М87

М87 — гигантская эллиптическая галактика в 55 миллионах световых лет от нас. В её центре скрывается сверхмассивная чёрная дыра массой около 6,5 миллиардов Солнц. Мы видим не её саму, а яркий аккреционный диск — раскалённое вещество, вращающееся вокруг горизонта событий.

Из полюсов этого диска вырываются мощные джеты — струи плазмы, которые тянутся на тысячи световых лет. Они становятся заметными источниками излучения, от радиоволн до гамма-квантов.

Что увидел "Телескоп горизонта событий"

Международная сеть радиотелескопов EHT (Event Horizon Telescope) объединила обсерватории по всему миру. Сравнив данные 2017, 2018 и 2021 годов, астрономы под руководством Казунори Акиямы заметили: поляризация излучения изменилась, а значит — изменилось направление магнитных полей.

В 2017-м они были закручены в одну сторону, год спустя стабилизировались, а к 2021 году полностью поменяли ориентацию.

"Плазма у горизонта событий вовсе не статична. Ее сложное "поведение" заставляет нас пересматривать существующие модели", — отметили авторы исследования.

Сравнение наблюдений

Как фиксируют такие изменения

Учёные используют метод измерения поляризации излучения — направление колебаний электромагнитных волн. Поляризация зависит от конфигурации магнитного поля. Когда оно меняется, меняется и картина, которую фиксируют радиотелескопы.

В 2021 году к проекту EHT подключили новые инструменты — американский телескоп в Китт-Пике и французский интерферометр NOEMA. Благодаря этому удалось впервые рассмотреть область у основания джета, где плазма покидает аккреционный диск.

Советы шаг за шагом: как работает EHT

1. Несколько радиотелескопов по всему миру синхронизируются с помощью атомных часов.

2. Все они фиксируют излучение чёрной дыры одновременно.

3. Данные собирают на жёстких дисках и свозят в центры обработки.

4. Алгоритмы объединяют сигналы в единое изображение с разрешением, равным виртуальному телескопу размером с Землю.

5. Учёные анализируют поляризацию, чтобы понять направление магнитных полей.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать магнитные поля вокруг чёрных дыр стабильными.
  Последствие: неверные модели аккреции и джетов.
  Альтернатива: учитывать динамическое поведение плазмы.

• Ошибка: игнорировать влияние межзвёздной среды на поляризацию.
  Последствие: искажённая картина.
  Альтернатива: сопоставлять данные разных частот и телескопов.

• Ошибка: ограничиваться лишь визуальными снимками.
  Последствие: потеря информации о физических процессах.
  Альтернатива: анализировать спектры и поляризацию.

А что если…

А что если магнитные поля действительно способны переворачиваться столь быстро? Тогда джеты могут меняться гораздо динамичнее, чем предполагалось. Это влияет на эволюцию целых галактик, ведь струи плазмы тормозят образование звёзд, распределяя энергию на колоссальные расстояния.

Плюсы и минусы открытия

FAQ

Почему именно М87 стала первой "сфотографированной" чёрной дырой?
Потому что она огромна и сравнительно близка к Земле, а её аккреционный диск яркий в радиодиапазоне.

Можно ли увидеть подобное у других чёрных дыр?
Да, уже ведутся наблюдения за чёрной дырой Стрелец A* в центре нашей Галактики.

Что даёт изучение магнитных полей?
Они напрямую связаны с образованием джетов и распределением энергии в галактике.

Мифы и правда

• Миф: чёрные дыры "статичны" и неизменны.
  Правда: их окружение динамично и меняется за считанные годы.

• Миф: снимок EHT показал саму чёрную дыру.
  Правда: это её тень и излучение диска.

• Миф: джеты вырываются из самой дыры.
  Правда: они формируются в аккреционном диске под действием магнитных полей.

3 интересных факта

1. Джеты М87 простираются на 5000 световых лет — это половина диаметра нашей Галактики.

2. Масса чёрной дыры М87 равна 6,5 млрд Солнц.

3. Сеть EHT объединяет телескопы на разных континентах, включая Южную Америку, Европу и Антарктиду.

Исторический контекст

2017 год — первые наблюдения М87 в рамках EHT.

2018 год — замечено смещение сгустков вещества в аккреционном диске.

2019 год — опубликован первый в истории снимок "тени" чёрной дыры.

2021 год — зафиксировано изменение направления магнитных полей.