Dzisiaj zaprezentowano nowy widok obiektu w centrum galaktyki Messier 87. Dwa lata temu, w ramach projektu Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT – Event Horizon Telescope), uzyskano pierwszy w historii obraz czarnej dziury, teraz można zobaczyć, jak prezentuje się w świetle spolaryzowanym. Pomiar polaryzacji, która jest sygnaturą pól magnetycznych, jest kluczowy do wyjaśnienia, dlaczego galaktyka M87 może wystrzeliwać dżety ze swojego jądra.

Obraz czarnej dziury – M87*, z 2019 roku przedstawiał strukturę, podobną do pierścienia z ciemnym obszarem, cieniem czarnej dziury, w centrum. Po dalszej analizie wykorzystanych danych, zebranych w 2017 roku, okazało się, że część światła wokół M87* jest spolaryzowana.

Światło ulega polaryzacji w momencie przejścia przez specjalne filtry polaryzacyjne (na przykład w okularach przeciwsłonecznych), lub gdy jest emitowane w gorących obszarach, gdzie występują pola magnetyczne. Patrząc na światło spolaryzowane, astronomowie mogą wyostrzyć obraz czarnej dziury oraz zmapować linie pola magnetycznego na obrzeżach obiektu. 

Obraz czarnej dziury wewnątrz galaktyki M87 w świetle spolaryzowanym.

„Te badania to duży krok naprzód: polaryzacja światła niesie informacje, które pozwalają nam na lepsze zrozumienie fizyki stojącej za zdjęciem, które zobaczyliśmy w kwietniu 2019 roku, co nie było możliwe wcześniej” wyjaśnia Iván Martí-Vidal, który również koordynuje Polarymetryczną Grupą Roboczą EHT. Dodaje także, że „uzyskanie tego nowego obrazu w świetle spolaryzowanym wymagało lat pracy z powodu złożoności technik wykorzystywanych w uzyskiwaniu i analizie danych”.

„Nowo opublikowane spolaryzowane obrazy są kluczowe dla zrozumienia, jak pole magnetyczne pozwala czarnej dziury „pożerać” materię i wystrzeliwać potężne dżety” mówi Andrew Chael biorący udział we współpracy EHT.

Rozciągające się na co najmniej 5 tysięcy lat świetlnych dżety, wychodzące z galaktyki M87, są jedną z zagadkowych cech galaktyki. Cząstki, które je tworzą, nie opadły na czarną dziurę, ale udało im się uciec i zostały wyrzucone w przestrzeń. Istnieje wiele modeli opisujących zachowanie materii w bliskim sąsiedztwie czarnej dziury, które pomagają zrozumieć, co się tam dzieje, jednakże nadal nie wiadomo jak dokładnie działa mechanizm powstawania dżetów, większych od całej galaktyki.

Zdjęcie dżeru M87 w świetle spolaryzowanym, wykonane przez teleskop ALMA.

Dzięki nowemu zdjęciu, naukowcom udało się zajrzeć w obszar tuż obok czarnej dziury, gdzie dochodzi do wzajemnego oddziaływania między materią spadającą na czarną dziurę a tą wyrzucaną w postaci dżetu. Dodatkowo odkryto, że tylko modele teoretyczne, uwzględniające gaz, będący pod wpływem pól magnetycznych, opisują to, co dzieje się na horyzoncie zdarzeń.

„Obserwacje sugerują, że pola magnetyczne na obrzeżach czarnej dziury jest wystarczająco silne do odepchnięcia gorącego gazu i wspomożenia go w opieraniu się przyciąganiu grawitacyjnemu. Jedynie gaz, który przepływa przez pole może po spirali kierować się do wnętrza horyzontu zdarzeń” wyjaśnia Jason Dexter z University of Colorado Boulder (USA), koordynator Teoretycznej Grupy Roboczej EHT.

Obserwacje M87* były możliwe dzięki wykorzystaniu ośmiu teleskopów, w celu stworzenia wirtualnego teleskopu EHT. Uzyskana rozdzielczość pozwoliłaby na zmierzenie długości karty kredytowej, umieszczonej na powierzchni Księżyca. W skład Teleskopu Horyzontu Zdarzeń obecnie wchodzą: ALMA oraz dwa teleskopy APEX w Chile, LMT w Meksyku, SMT w Arizonie oraz SMA i JCMT na Hawajach, 30-metrowy teleskop IRAM w Hiszpanii oraz SPT na Antarktydzie. Planowane jest też dołączenie do projektu trzech innych teleskopów, w tym jednego zlokalizowanego na Grenlandii.

Grafika przedstawia zestawienie trzech różnych widoków na M87 w świetle spolaryzowanym oraz jednego w świetle widzialnym, wykonanego przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Autor

Anna Wizerkaniuk

Z wykształcenia inżynier elektronik, studiuje elektronikę na Politechnice Wrocławskiej, członek Zarządu Klubu Astronomicznego Almukantarat