Учёные вновь расширили границы возможного: международная команда астрономов представила самое детальное на сегодняшний день изображение магнитных полей вблизи горизонта событий сверхмассивной чёрной дыры. Это наблюдение, выполненное с помощью глобального радиоинтерферометра Event Horizon Telescope (EHT), показывает сложнейшую «текстуру» пространства, где гравитация буквально сжимает свет, а магнитные линии формируют упорядоченные узоры, напоминающие спиральные струи и закрученные ленты.
Как удалось «увидеть» магнитные поля
Магнитные поля сами по себе прозрачны. Но плазма вокруг чёрной дыры — разреженный, сверхгорячий газ — испускает поляризованное синхротронное излучение. Его ориентация и степень поляризации позволяют буквально «прочитать» структуру магнитных линий напряжённости.
EHT, объединяющий телескопы по всему миру в единый инструмент размером с планету, впервые измерил поляризацию излучения в окрестностях чёрной дыры, превратив разрозненные сигналы в визуальную карту магнитных полей в масштабе горизонта событий.
Новая реконструкция значительно превосходит предыдущие — улучшены алгоритмы интерферометрии, увеличена чувствительность, добавлены новые станции, а вместе с этим выросла и точность поляриметрической обработки. В итоге астрономы получили изображение, на котором можно различить тонкую, упорядоченную структуру полей — не хаотичную, как ожидалось в предыдущих моделях.
Что показывает новое изображение
На визуализации заметны несколько ключевых элементов:
- Тороидальная структура полей.
Магнитные линии в основном «обтекают» чёрную дыру, завиваясь в кольцеобразные структуры. Это говорит о том, что плазма образует устойчивый аккреционный поток, в котором магнитные поля играют роль своеобразного «скелета». - Вертикальные и спиральные компоненты.
Поверх тороидального фона присутствуют более тонкие спиральные структуры. Они указывают на магнитные «косы», которые связаны с переносом момента импульса и формированием джетов. - Зона возможного происхождения джета.
Вблизи оси вращения виден участок, где линии становятся вытянутыми и более прямолинейными. Это соответствует модели, в которой энергия вращения чёрной дыры выкачивается через магнитные поля (механизм Блэндафорда — Знайека), создавая релятивистскую струю. - Высокая степень упорядоченности.
Поля вокруг чёрной дыры оказались неожиданно регулярными. Такие структуры могут существовать лишь при достаточно сильной магнитизации плазмы, что подтверждает роль магнитного давления в стабилизации аккреционного потока.
Почему это открытие важно
1. Новые тесты общей теории относительности
Изображение магнитных полей расширяет набор наблюдаемых параметров вблизи горизонта событий. Теперь можно сопоставлять реальные данные с предсказаниями численных моделирований GRMHD (общерелятивистской магнитогидродинамики). Это позволяет проверить, насколько точно теория Эйнштейна описывает экстремальные условия гравитации.
2. Понимание запуска джетов
Астрофизики десятилетиями спорят, почему некоторые чёрные дыры создают гигантские релятивистские струи, а другие — нет. Новое изображение показывает структуру полей там, где джет должен зарождаться. Чем детальнее мы видим этот механизм, тем ближе мы к разгадке природы космических ускорителей, которые разгоняют частицы сильнее, чем любые земные коллайдеры.
3. Выяснение свойств аккреционных дисков
Магнитные поля определяют, как газ из аккреционного диска теряет момент импульса и падает внутрь. Новые данные позволяют уточнить параметры турбулентности и степень магнитизации — ключевые параметры для моделирования эволюции галактик и яркости активных ядер.
4. Новый уровень визуализации горизонта событий
Показана возможность не просто «сфотографировать» тень чёрной дыры, но и реконструировать сложные физические структуры в непосредственной близости от неё. Это технологический прорыв, который открывает путь к динамическим картам — реальному «видео» процессов вокруг чёрных дыр.
Что будет дальше
Команда EHT уже работает над следующей фазой проекта — EHT Next Generation (ngEHT). В неё входит построение новых телескопов, повышение чувствительности и переход к наблюдениям в нескольких диапазонах. Цель — получить фильмы эволюции аккреционного диска и джета в реальном времени, а также измерить магнитные поля с ещё большей точностью.
Ближайшие десять лет обещают стать эпохой «чёрнодырной визуализации», когда мы впервые сможем наблюдать, как меняется структура света, плазмы и магнитных полей вокруг горизонта событий от часа к часу.