Nowe obrazy pól magnetycznych otaczających czarną dziurę
W 2019 roku świat po raz pierwszy ujrzał obraz czarnej dziury i jej cienia w centrum Messier 87 (M87) – gigantycznej galaktyki leżącej około 54 milionów lat świetlnych od Ziemi. Tym razem członkowie międzynarodowego zespołu Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (ang. Event Horizon Telescope, EHT) – programu naukowego w którym udział biorą badacze ze wspieranych przez UE projektów AENEAS, BLACKHOLECAM i RadioNet – zaprezentowali nowy obraz: supermasywną czarną dziurę widzianą w świetle spolaryzowanym. Polaryzacja światła może dostarczyć wielu przydatnych informacji na temat pól magnetycznych ciał niebieskich. Mówiąc dokładniej, umożliwia badaczom mapowanie linii pola magnetycznego na wewnętrznej krawędzi czarnej dziury. Dzięki pierwszemu w historii pomiarowi polaryzacji w tak niewielkiej odległości od skraju czarnej dziury astrofizycy będą mogli zdobyć więcej informacji na temat emitowanego z jądra galaktyki M87 jasnego dżetu energii i materii. Jak przekonuje jedna z uczestniczek programu EHT, Monika Mościbrodzka, w komunikacie prasowym zamieszczonym na stronie Europejskiego Obserwatorium Południowego: „Otrzymaliśmy kolejny istotny dowód, który pozwoli nam lepiej zrozumieć zachowanie pól magnetycznych wokół czarnych dziur oraz zdobyć więcej informacji na temat tego, jak aktywność w tym bardzo skoncentrowanym obszarze przestrzeni wpływa na powstawanie jasno świecących dżetów rozciągających się daleko poza granice galaktyki”.
Oddziaływania materii na skraju czarnej dziury
Strumień wysokoenergetycznych cząsteczek wydobywający się z jądra M87 rozpościera się na odległość co najmniej 5 000 lat świetlnych w zakresie widma optycznego (oraz 100 000 lat świetlnych w zakresie widma radiowego) od centrum galaktyki. Astronomowie stosowali dotychczas różne modele, aby ustalić, jak zachowuje się materia w pobliżu czarnej dziury. Wciąż jednak nie do końca rozumieją, jak materia wpada do czarnej dziury albo dlaczego z jądra galaktycznego o rozmiarze zbliżonym do Układu Słonecznego wystrzeliwany jest dżet większy od samej galaktyki. Nowy, pochodzący z EHT obraz czarnej dziury i jej cienia w świetle spolaryzowanym uwidocznił ważny obszar, w którym materia wpada do czarnej dziury lub z niej ucieka i jest wyrzucana w przestrzeń. „Obserwacje wskazują, że pola magnetyczne na krawędzi czarnej dziury są na tyle silne, aby odepchnąć gorący gaz i pozwolić mu oprzeć się przyciąganiu grawitacyjnemu. Tylko ta część gazu, która przedrze się przez pole, może ruchem spiralnym skierować się do horyzontu zdarzeń”, wyjaśnia Jason Dexter, jeden z członków zespołu EHT. W projekcie obserwacyjnym EHT wzięło udział osiem obserwatoriów z całego świata, w tym Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Atacama Pathfinder Experiment (APEX) w Chile. „Dzięki uczestnictwu ALMA i APEX, które pozwalają uzyskać doskonalszą jakość obrazu za sprawą zlokalizowania na półkuli południowej i zwiększenia rozpiętości geograficznej sieci EHT, naukowcy europejscy mogli odegrać kluczową rolę w tym badaniu”, mówi Ciska Kemper z Europejskiego Obserwatorium Południowego, partnera projektu BLACKHOLECAM i RadioNet. „Sygnał polaryzacyjny pochodził z 66 anten teleskopu ALMA, zaś teleskop APEX odegrał kluczowa rolę w kalibracji obrazu”. Wyniki badania wspieranego przez projekty AENEAS (Advanced European Network of E-infrastructures for Astronomy with the SKA), BLACKHOLECAM (Imaging the Event Horizon of Black Holes) i RadioNet (Advanced Radio Astronomy in Europe) przedstawiono w dwóch artykułach: „Polarimetric Properties of Event Horizon Telescope Targets from ALMA” oraz „First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring”. Oba zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym „The Astrophysical Journal Letters”. Więcej informacji: strona projektu AENEAS strona projektu BLACKHOLECAM strona projektu RadioNet
Słowa kluczowe
AENEAS, BLACKHOLECAM, RadioNet, czarna dziura, Messier 87, M87, światło spolaryzowane, Teleskop Horyzontu Zdarzeń, EHT, pole magnetyczne