Телескоп горизонта событий обнаружил упорядоченное магнитное поле вблизи черной дыры

Телескоп горизонта событий рассмотрел область вблизи сверхмассивной черной дыры в активной галактике Персей А и оценил параметры магнитного поля. Данные наблюдений говорят о том, что основную роль в формировании аккреционного потока и джета играют магнитные поля. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Релятивистские струи плазмы (джеты) наблюдаются у галактик с активными ядрами, содержащими сверхмассивные черные дыры, окруженные аккреционными дисками, и оказывают большое влияние на эволюцию галактики. Существуют две основные теории образования таких потоков, связанных с вращающейся черной дырой. Согласно первой, энергия вращения черной дыры может извлекаться за счет крупномасштабного тороидального (механизм Блэндфорда-Пейна) или полоидального (механизм Блэндфорда-Знаека) магнитного поля, пронизывающего диск.

Согласно второй (механизм Пенроуза), частицы, влетающие в эргосферу черной дыры, распадаются там на две части, одна из которых выбрасывается прочь, унося с собой большое количество энергии. Также возможна ситуация магнитогидродинамического истечения вещества из внутренних частей аккреционного диска. Несмотря на большие объемы данных наблюдений за такими структурами, у ученых по-прежнему остается немало вопросов, в том числе и их генерации.

Группа астрономов во главе с Георгиосом Филиппосом Парашосом (Georgios Filippos Paraschos) из Института радиоастрономии имени Макса Планка опубликовала результаты наблюдений за окрестностями сверхмассивной черной дыры в близлежащей активной галактике Персей А (или 3C 84). За ней наблюдали при помощи глобального радиоинтерферометра со сверхдлинной базой EHT (Event Horizon Telescope) на частоте 228 гигагерц. Наблюдения проводились в 2017 году и охватывали область размером 500 радиусов Шварцшильда вблизи черной дыры с массой 800 миллионов масс Солнца. Ученые также сравнивали данные EHT с данными наблюдений других радиотелескопов за Персеем А.

Ученые обнаружили три излучающих компонента, один из которых является ядром. Вокруг черной дыры было обнаружено высокоупорядоченное магнитное поле, а сама черная дыра быстро вращается. Напряженность равнораспределенного магнитного поля оценивается в 5,2 гауссов. Лучше всего под данные наблюдений подходит модель толстого магнитодоминирующего диска (Magnetically Arrested Disk) с преобладанием адвекции (которая отвечает за охлаждение диска), где магнитные поля сильно влияют на аккрецию и могут затормозить ее, а джет может возникать за счет механизма Блэндфорда-Знаека.

О том, как благодаря EHT астрономам удалось увидеть тень черной дыры, и что это дало науке можно узнать из материалов «Взгляд в бездну» и «Заглянуть за горизонт».