Mokslininkai pasidalino įspūdinga supermasyvios juodosios skylės nuotrauka

M87 galaktikos širdyje esantis supermasyvi juodoji skylė buvo nufotografuota poliarizuotoje šviesoje, kas pirmą kartą atskleidė magnetinį lauką ir jo sąveiką šio masyvaus žvaigždinio fenomeno pakraštyje.

Juodoji skylė astronomų pirmą kartą tiesiogiai atvaizduota buvo 2019 metais ir naujoji nuotrauka atskleidžia daugiau tankaus objekto detalių, įskaitant galingus energijos srautus, išsiveržiančius iš centro.

Skaičiuojama, kad būdama už 55 milijonų šviesmečių nuo Žemės, ši supermasyvi juodoji skylė Mesjė 87 galaktikos centre, yra maždaug 6,5 milijardus kartų didesnė už mūsų Saulės masę ir išskiria intensyvius energijos srautus.

Pasinaudojusi „Event Horizon Telescope“ (EHT) teleskopu, tarptautinė astronomų komanda pirmą kartą išmatavo poliarizaciją, magnetinio lauko pėdsakus, netoli juodosios skylės pakraščio.

Šis atradimas leis astronomams ateityje suprasti procesus, susijusius su energijos srautų susiformavimu jos šerdyje, o kai kurie jų rodo, kad tai gali būti sąveika su pačiu magnetiniu lauku.

2019 metų balandžio 10 d. mokslininkai paviešino pirmą istorijoje juodosios skylės nuotrauką, kurioje buvo matoma ryški, žiedą primenanti struktūra su tamsiu centriniu regionu, kuris buvo juodosios skylės šešėlis, kas sutapo su tuo, kas buvo prognozuota.

Nuo šios dienos EHT komanda gilinosi į surinktus duomenis, kurie buvo panaudoti demonstruojant pirmąjį kadrą, ir išsiaiškino, kad didelė šviesos dalis aplink juodąją skylę yra poliarizuota bei gavo daugiau informacijos apie jos magnetinį lauką.

Tyrimo bendraautorius iš Londono universiteto koledžo, Dr. Ziri Younsi sakė, kad pirmasis tyrimas apžvelgė matomą šviesą ir jos intensyvumą, o šįkart jie pažvelgė į šviesos poliarizaciją.

Šviesa tampa poliarizuota, kuomet ji keliauja per tam tikrus filtrus, pavyzdžiui, kaip poliarizuotų akinių nuo saulės stiklus, arba kai ji yra skleidžiama karštuose kosmoso regionuose, kur egzistuoja magnetiniai laukai.

© ESO | M. Kornmesser

Tokiu pačiu būdu, kaip poliarizuoti akiniai nuo saulės padeda mums geriau matyti sumažindami atsispindėjimą ir blizgesį nuo ryškių paviršių, astronomai gali patikslinti savo matomą regiono aplink juodąją skylę vaizdą, stebėdami, kaip poliarizuojasi iš jos sklindanti šviesa.

Konkrečiau, poliarizacija leidžia astronomams atvaizduoti magnetinio lauko linijas, esančias vidiniame juodosios skylės krašte, kas matoma ir naujojoje nuotraukoje, disko apačioje.

„Naujai paskelbti poliarizuoti kadrai yra esminiai suprantant, kaip magnetinis laukas leidžia juodajai skylei „valgyti“ materiją ir paleisti galingus srautus,“ – sakė Andrew Chael iš „NASA Hubble Fellow“.

Ryškūs energijos ir materijos srautai, sklindantys iš M87 šerdies ir nuo jos centro ištįstantys mažiausiai 5000 šviesmečius, yra vieni paslaptingiausių ir energetiškiausių šios galaktikos bruožų.

Didžioji dalis materijos, esančios arti juodosios skylės krašto, įkrenta į vidų. Vis dėlto. Dalis supančių dalelių prieš ten pakliūdamos ištrūksta ir srautų pavidalu yra paskleidžiamos tolyn į kosmosą.

Kad geriau suprastų šį procesą, astronomai rėmėsi skirtingais, materijos elgsenos šalia juodosios skylės, modeliais.

Tačiau jie vis dar tiksliai nežino nei kaip iš jos centrinio regiono, kuris savo dydžiu yra prilyginamas Saulės sistemai,  yra paleidžiami už pačią galaktiką didesni srautai, nei kaip tiksliai materija sukrenta į juodąją skylę, rašo dailymail.co.uk. 

Su naujuoju EHT teleskopo juodosios skylės kadru ir jos šešėliu poliarizuotoje šviesoje, astronomams pirmą kartą pavyko pažvelgti į šį regioną, esantį visai greta juodosios skylės, kur vyksta ši įtekančios ir išskiriamos materijos sąveika.

© ALMA | ESO | NAOJ | NRAO

Stebėjimai pateikia naują informaciją apie magnetinių laukų struktūrą visai greta juodosios skylės.

Vienu didžiausiu atradimų tapo informacija apie tai, kaip juodąją skylę supantis magnetinis laukas yra sudarytas, bei faktas, kad jis yra atsakingas už juodosios skylės rotacijos energijos panaudojimą ir energijos tiekimą šiems besisukantiems srautams, sklindantiems iš žvaigždinio objekto centro.

Srautai yra „kolimuojami“, dideliuose atstumuose išlaikydami pastovią ir vientisą formą, paleidžiami iš pačios galaktikų širdies ir energiją gaunantys iš juodosios skylės.

„Kuomet dar neturėjome supratimo, buvo daug spekuliacijų, tačiau dabar mes turime labai svarių įrodymų, kurie rodo, kaip sudarytas yra magnetinis laukas, ir jis yra labai organizuotas, labai struktūruotas, kas tapo staigmena,“ – teigė Younsi. „Mes pradedame susidaryti kur kas tikslesnį paveikslą apie tai, kaip juodosios skylės grąžina energiją atgal į Visatą, kuomet iki šiol apie juos galvojome, kaip apie traukiančius energiją, tačiau jie taip pat atlieka vaidmenį ir tiekiant ją“.

„Stebėjimai rodo, kad magnetiniai laukai juodosios skylės krašte yra pakankamai stiprūs, kad nustumtų atgal karštas dujas ir padėtų joms atsispirti gravitacijos traukai. Tik dujos, kurios praslysta per lauką, gali įsisukti į įvykio horizontą,“ – paaiškino Jason Dexter, docentas iš Kolorado Boulderio universiteto.

Sujungti drauge, kaip dalis EHT, jie sukuria virtualų, Žemės dydžio teleskopą, kurio skiriamoji geba yra tokia pati, kokia būtų reikalinga norint išmatuoti Mėnulio paviršiuje esančios kreditinės kortelės ilgį.

EHT leido komandai tiesiogiai stebėti juodosios skylės šešėlį ir šviesos žiedą aplink jį, o naujasis poliarizuotos šviesos kadras aiškiai parodo, kad žiedas yra įmagnetintas.

Besisukančios linijos nuotraukos apačioje leidžia susidaryti įspūdį, kaip viskas sukasi, ir rodo, kad ji sukasi prieš laikrodžio rodyklę, o anot Younsi, tai mums parodo, kad materija sukasi aplink juodąją skylę.

Jei apsilankytumėte M87, pamatytumėte materijos skleidžiamą šviesą, kai ji kerta įvykio horizontą, skleisdama šviesą į visas puses. Ne visa ji pasiekia stebėtoją, dalis jos sukrenta į juodąją skylę, dalis pakliūva į orbitą aplink ją ir pasirodo juodąją skylę supančių žiedų serijos pavidalu.

Kitas didelis „Event Horizon Telescope“ komandos laukiantis projektas yra juodosios skylės, esančios Paukščių Tako - Šaulio A*, kuri yra 1000 kartų arčiau ir 1000 mažesnė, galaktikos centre vaizdo paskelbimas.

Tai yra labai sudėtinga, nes susiduri su žvaigždžių ir šviesos šaltinių tarp Žemės ir juodosios skylės, kurios juda skirtingais greičiais, „tarpžvaigždiniu išbarstymu“, dėl ko yra sudėtingiau tiesiogiai atvaizduoti juodąją skylę.

Juodosios skylės M87 atveju, viskas keičiasi ir juda dienų ir savaičių laiko skalėje, tuo tarpu daug mažesnė, mūsų galaktikoje esanti juodoji skylė su pokyčiais susiduria sekundžių laiko skalėje.

Mokslininkai teigia, kad tai, ką jūs matote, yra taip greitai persikonfigūruojanti materija, kad tai yra tarsi greitai važiuojančio automobilio fotografavimas, dėl ko turite sukurti technikas, kurios padėtų interpoliuoti tarp kelių to paties vaizdo nuotraukų.

Jie viliasi pirmaisiais Šaulio A* kadrais pasidalinti dar iki šių metų pabaigos. Mokslininkai jau turi reikalingus duomenis, tačiau šiuo metu turi „išvalyti“ nuotraukas ir suprasti duomenis taip, kad juos būtų galima vizualizuoti.

Rezultatai buvo paskelbti dviejuose atskiruose tyrimuose, žurnale „The Astrophysical Journal Letters“. © The Event Horizon Telescope (EHT) collaboration 

Gismeteo.lt