Zespół, który kilka lat temu pokazał światu pierwsze zdjęcie czarnej dziury, teraz zbadał pole magnetyczne tego obiektu. To pierwszy raz, kiedy astronomowie byli w stanie zmierzyć polaryzację, która jest sygnaturą pól magnetycznych, tak blisko krawędzi czarnej dziury. Badany obiekt znajduje się w centrum galaktyki Messier 87, odległej o 55 milionów lat świetlnych od nas i słynie z wystrzeliwania tzw. dżetów.
W ramach projektu „Teleskopu Horyzontu Zdarzeń” (Event Horizon Telescope, EHT), 10 kwietnia 2019 roku, astronomowie opublikowali pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury. Grafika ujawniła jasną strukturę przypominającą pierścień z ciemnym obszarem centralnym – cieniem czarnej dziury. Była to wielka sensacja naukowa opisywana przez media na całym świecie. Od tamtej pory zespół EHT nie przestaje analizować danych na temat supermasywnego obiektu w sercu galaktyki M87. Teraz naukowcy odkryli, że znaczna część światła wokół czarnej dziury jest spolaryzowana.
Wykrycie pola magnetycznego dzięki polaryzacji
Prof. Monika Mościbrodzka, pracująca na Uniwersytecie Radboud w Holandii, która koordynuje pracami Polarymetrycznej Grupy Roboczej EHT, powiedziała, że „widzimy teraz kolejny kluczowy dowód pozwalający zrozumieć, jak pola magnetyczne zachowują się wokół czarnych dziur i jak aktywność w tym bardzo zwartym obszarze kosmosu może napędzać potężne dżety sięgające daleko poza galaktykę”.
Inny z koordynatorów, Iván Martí-Vidal z Uniwersytetu w Walencji, dodaje, że „ta praca jest kamieniem milowym. Polaryzacja światła przenosi informacje, które pozwalają nam lepiej zrozumieć fizykę obrazu, który zobaczyliśmy w kwietniu 2019 roku”.
Światło ulega spolaryzowaniu, gdy przechodzi przez różne filtry. Przykładem mogą być soczewki okularów przeciwsłonecznych z polaryzacją. W ten sam sposób, w jaki spolaryzowane okulary pomagają nam lepiej widzieć, redukując odbicia i odblaski od jasnych powierzchni, astronomowie mogli wyostrzyć obraz wokół czarnej dziury. Dzięki polaryzacji szczególnie dobrze widoczne są linie pola magnetycznego obecnego na wewnętrznej krawędzi czarnej dziury.
Dżety a promieniowanie magnetyczne
Dżety, złożone z energii i materii, które wystrzeliwują z jądra galaktyki M87 i rozciągają się na co najmniej 5000 lat świetlnych od jej centrum, są jedną z najbardziej tajemniczych jej cech. Większość materii leżącej blisko krawędzi czarnej dziury wpada do środka. Jednak niektóre z otaczających cząstek uciekają na chwilę przed przechwyceniem i są wyrzucane w przestrzeń kosmiczną w postaci dżetów. Podobną tematyką zajmowaliśmy się też w materiale „Czy czarne dziury promieniują?”
Andrew Chael, NASA Hubble Fellow w Princeton Center for Theoretical Science i Princeton Gravity Initiative mówi, że „nowo opublikowane spolaryzowane obrazy są kluczem do zrozumienia, w jaki sposób pole magnetyczne pozwala czarnej dziurze na pochłanianie materii i wystrzeliwanie potężnych dżetów”. Astronomowie ciągle nie wiedzą dokładnie, w jaki sposób dżety, większe od galaktyki, są wyrzucane z jej centralnego regionu, ani jak materia wpada do czarnej dziury. Dzięki nowemu obrazowi czarnej dziury i jej cienia w świetle spolaryzowanym, badacze po raz pierwszy zdołali przyjrzeć się obszarowi tuż za czarną dziurą, w którym zachodzi wzajemne oddziaływanie między wpływającą i wyrzucaną materią.
Aby obserwować serce galaktyki M87, połączono osiem teleskopów na świecie – w tym pracującą w północnym Chile na pustyni Atakama sieć Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), w których Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem. Utworzono dzięki temu wirtualny teleskop o rozmiarze Ziemi, nazwany Event Horizon Telescope. Imponująca rozdzielczość uzyskana przez EHT jest wystarczająca, żeby zmierzyć dokładną długość obiektu wielkości karty kredytowej na powierzchni Księżyca. Zainteresowanych tematyką badania kosmosu zapraszamy do lektury artykułu „Eksploracja kosmosu falami elektromagnetycznymi”.
Źródła: Nauka w Polsce i ESO