Badania pól magnetycznych czarnej dziury w Drodze Mlecznej
Zakrojona na globalną skalę współpraca naukowców, korzystających z sieci radioteleskopów tworzących wirtualny teleskop o rozmiarach całej Ziemi zwany Teleskopem Horyzontu Zdarzeń, zaowocowała uzyskaniem pierwszego zdjęcia w świetle spolaryzowanym, które przedstawia Sagittariusa A* (Sgr A*), supermasywną czarną dziurę w centrum naszej galaktyki. Najnowsze zdjęcie ukazuje silne i zorganizowane pola magnetyczne układające się spiralnie od krawędzi Sgr A*, a ich struktura przypomina strukturę czarnej dziury w sercu galaktyki Messier 87 (M87). Obraz w świetle spolaryzowanym został omówiony w opracowaniu opublikowanym na łamach „The Astrophysical Journal Letters”, a jego bardziej szczegółową interpretację można znaleźć w tej samej publikacji, w artykule poświęconym badaniu towarzyszącemu. Oba badania otrzymały częściowe wsparcie w ramach finansowanych przez Unię Europejską projektów BLACKHOLECAM, RadioNet, M2FINDERS, SMILE i JETSET.
Pola magnetyczne jako wspólny mianownik
Decyzja o podjęciu analizy Sgr A* w świetle spolaryzowanym wynikała z potrzeby sprawdzenia, jak daleko sięgają podobieństwa między supermasywną czarną dziurą Drogi Mlecznej a jej znacznie większym i masywniejszym odpowiednikiem w galaktyce M87. Uczeni pragnęli dowiedzieć się, czy to pola magnetyczne wokół Sgr A* są odpowiedzialne za uwalnianie jasno świecących dżetów materii, tak jak ma to miejsce wokół czarnej dziury w galaktyce M87. Nowe badania sugerują, że w Sgr A* rzeczywiście może istnieć ukryty dżet oraz że silne pola magnetyczne mogą być cechą wspólną wszystkich czarnych dziur. Wnioski z badań zostały omówione w komunikacie prasowym CfA przez współautorkę badania dr Sarę Issaoun z Centrum Astrofizyki (CfA), stypendystkę programu NASA Einstein Fellowship: „Teraz widzimy, że w pobliżu czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej znajdują się silne, skręcone i uporządkowane pola magnetyczne. Wraz z tym, że Sgr* ma uderzająco podobną strukturę polaryzacji do tej obserwowanej w znacznie większej i potężniejszej czarnej dziurze M87*, dowiedzieliśmy się, że silne i uporządkowane pola magnetyczne mają kluczowe znaczenie dla oddziaływania czarnych dziur z otaczającym je gazem i materią”. Polaryzacja światła umożliwiła astrofizykom bardziej szczegółową wizualizację tego, co dzieje się wokół czarnej dziury. „Uzyskując obrazy światła spolaryzowanego od gorącego gazu w pobliżu czarnych dziur, możemy bezpośrednio wnioskować o strukturze i sile pola magnetycznego, które napędza przepływ gazu i materii, którymi czarna dziura się odżywia i które wyrzuca”, twierdzi dr Angelo Ricarte, astrofizyk z CfA i współautor badania. „Światło spolaryzowane uczy nas dużo więcej o astrofizyce, własnościach gazu i mechanizmach, które zachodzą, gdy czarna dziura się odżywia”. Paul Tiede, astrofizyk z CfA i współautor badania, wspomina o trudnościach z uzyskaniem obrazu czarnej dziury Drogi Mlecznej: „To ekscytujące, że w ogóle udało nam się uzyskać spolaryzowany obraz Sgr A*. (…) Tworzenie spolaryzowanego obrazu stanowi dodatkowe wyzwanie związane z dynamiką pól magnetycznych wokół czarnej dziury. Nasze modele często przewidywały wysoce turbulentne pola magnetyczne, co znacznie utrudniało proces tworzenia spolaryzowanego obrazu. Na szczęście nasza czarna dziura jest znacznie bardziej stabilna, co ułatwiło uzyskanie tego pierwszego zdjęcia”. Projekty BLACKHOLECAM (Imaging the Event Horizon of Black Holes) i RadioNet (Advanced Radio Astronomy in Europe) dobiegły już końca. Projekty M2FINDERS (Mapping Magnetic Fields with INterferometry Down to Event hoRizon Scales) i JETSET (Launching, propagation and emission of relativistic jets from binary mergers and across mass scales) zakończą się w roku 2026, a projekt SMILE (Search for Milli-lenses to discriminate between dark matter models) potrwa do 2027 roku. Więcej informacji: projekt BLACKHOLECAM strona projektu RadioNet projekt M2FINDERS projekt SMILE strona projektu JETSET
Słowa kluczowe
BLACKHOLECAM, RadioNet, M2FINDERS, SMILE, JETSET, czarna dziura, supermasywna czarna dziura, Droga Mleczna, galaktyka, światło spolaryzowane, Sagittarius A*, Sgr A*, pole magnetyczne, M87