Коллаборация Телескопа горизонта событий (EHT) опубликовала первое поляризованное изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Данные наблюдений говорят в пользу модели замагниченного аккреционного диска и указывают на спиральное и упорядоченное магнитное поле вблизи черной дыры Стрелец А*. Обе статьи (1, 2) опубликованы в The Astrophysical Journal.
EHT (Event Horizon Telescope) — радиоинтерферометр со сверхдлинной базой, объединяющий несколько телескопов в разных точках Земли и ведущий наблюдения на длине волны 1,3 миллиметра. Одним из важнейших результатов работы проекта на текущий момент стало получение изображения тени сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, расположенной в центре Млечного Пути, что окончательно подтвердило ее существование (подробнее об этом результате мы писали в материале «Там дыра»).
Данные наблюдений EHT согласуются с моделями черной дыры с массой в четыре миллиона масс Солнца, на которую падает горячий, радиационно неэффективный аккреционный поток, при этом темп аккреции низкий (светимость на уровне 10-9 от предела Эддингтона).
Однако ученых интересует не только сама геометрия тени черной дыры, но и картина магнитных полей вблизи нее. Информацию об этом, а также о плотности, температуре и составе плазмы несет поляризация излучения (круговая или линейная) из ближайших окрестностей черной дыры. В случае со сверхмассивной черной дырой в центре активной галактики М87 подгонка моделей под данные наблюдений EHT позволила измерить магнитные поля и выявить сильную замагниченность аккреционного диска.
Группа астрономов из коллаборации EHT во главе с Кадзунори Акиямой (Kazunori Akiyama) из обсерватории Хейстек представила результаты анализа поляриметрических наблюдений за Стрельцом А*, проведенных EHT на частотах 226-230 гигагерц в апреле 2017 года, в том числе первое поляризованное изображение тени черной дыры.
Наблюдения показывают, что излучающее кольцо вокруг черной дыры сильно линейно поляризовано (24–28 процентов), с максимальным значением в сорок процентов в западной части кольца, что намного больше, чем у черной дыры в галактике M87. При этом образуется высокоупорядоченная структура с большой степенью вращательной симметрии, которая демонстрирует движение по спирали к черной дыре. В случае круговой поляризации наблюдается умеренно (5–10 процентов) поляризованная дипольная структура излучения.
Сравнение компьютерных моделей с данными наблюдений говорит о предпочтении модели магнитодоминирующего диска (Magnetically Arrested Disk), в котором на аккрецию сильно влияют магнитные поля. В такой модели наша черная дыра может генерировать джет за счет механизма Блэндфорда — Знаека, в котором энергия вращения черной дыры извлекается за счет крупномасштабных полей диска. Это похоже на результаты, полученные для галактики М87. Расчеты в рамках наиболее подходящей модели дают среднее значение напряженности магнитного поля на удалении в 7,3 радиуса Шварцшильда от Стрельца А* в 26 гауссов и около 560 гауссов вблизи горизонта событий черной дыры, скорость аккреции при этом составляет 5×10-9 масс Солнца в год.
Благодаря EHT ученые впервые в истории получили изображение тени сверхмассивной черной дыры, а также рассмотрели джет блазара и оценили магнитное поле вблизи черной дыры в квазаре. Подробнее о научной важности первого изображения тени черной дыры и том, как астрономам удалось его получить, читайте в наших материалах «Взгляд в бездну» и «Заглянуть за горизонт».