Nove prvovrstne slike magnetnega polja okoli črne luknje lahko pojasnijo, kako črna luknja izstreli curek energije in snovi več kot 5000 svetlobnih let v vesolje.
Slike prihajajo iz prve črne luknje, ki so jo kdajkoli fotografirali, ki leži v središču Messierja 87, velikanske eliptične galaksije, oddaljene 55 milijonov svetlobnih let. Leta 2017 je v mednarodnem sodelovanju več kot 300 raziskovalcev uskladilo 11 radijskih teleskopov po vsem svetu za opazovanje središča M87. Nastali skupni teleskop so poimenovali Event Horizon Telescope (EHT). Rezultat, objavljen leta 2019, je bila podoba črne luknje, obkrožene z obročem žareče snovi.
Zdaj nova analiza podatkov razkriva, da je svetloba v tem žarečem krofu delno polarizirana, kar pomeni, da svetlobni valovi vibrirajo v eni ravnini. To je podpis svetlobe, ki je šla skozi vroč magnetiziran prostor, in njena prisotnost pomeni, da lahko raziskovalci začnejo preslikavati magnetno polje na robu črne luknje.
V dveh novih člankih, objavljenih v reviji The Astrophysical Journal, znanstveniki ugotavljajo, da je magnetno polje morda dovolj močno, da iztisne snov, ki bi sicer nepovratno padla mimo dogodkovnega obzorja črne luknje. Rezultat: Tok snovi in energije, ki izžareva iz črne luknje in njene okoliške galaksije kot reflektor.
»Veliko ljudje že dolgo dela na tem, kako magnetna polja pustijo, da plin pade v črne luknje, kako izstrelijo curke in šele zdaj smo pripravljeni to začeti preizkušati neposredno s polariziranimi slikami črne luknje,« je dejal Jason Dexter, astrofizik z univerze v Koloradu in koordinator delovne skupine za teorijo EHT.
Polarizirana svetloba
Za ustvarjanje novih zemljevidov magnetnega polja so morali raziskovalci izbrati polarizacijo iz zelo hrupnega nabora podatkov. Polarizirana svetloba je le del celotne svetlobe, ki obdaja črno luknjo, ki nastane tako, da snov zelo hitro potuje in se drgne, ustvarja energijo in žarenje. Še več, raziskovalna skupina je morala ločiti signal tega magnetnega polja od napake, ki jo je povzročila Zemljina atmosfera prek 11 različnih teleskopov in notranje instrumentacije v teh teleskopih.
»Iskanje teh sorazmerno šibkejših signalov in upoštevanje večjih napak je bil izjemen napor,« je dejal Dexter.
Sprva je bilo videti, kot da je polarizirano le 1 % do 3 % svetlobe okoli črne luknje. Toda ko so raziskovalci povečali polarizirano frakcijo, so ugotovili, da je polarizirano med 10 % in 20 % žarečega obroča. Po povprečju vseh podatkov je Dexter dejal, da je polarizirana svetloba, ki potuje v eno smer, »izničila« polarizirano svetlobo, ki potuje v nasprotno smer, zato je bil delež polarizirane svetlobe videti umetno nizek.
Magnetizem je posledica vročega plina, ki kroži okoli črne luknje. Ko se naelektreni delci plina vrtijo, krepijo magnetno polje. Toda raziskovalci so ugotovili, da se vse magnetno polje ne vrti preprosto s spiralnim plinom.
Pobeg iz črne luknje
Astrofiziki že dolgo sumijo, da imajo okoliška magnetna polja pomembno vlogo pri rasti črnih lukenj in pri izstreljevanju snovi in energije v ogromnih curkih. Astrofiziki so lahko izmerili magnetna polja znotraj curkov, toda to je prvič, da so lahko neposredno pogledali na polje v temelju curkov.
»Ključna stvar je poskušati razumeti, kako je polje strukturirano, ko se približa črni luknji,« je dejal Dexter.
Dexter in njegovi kolegi so s pomočjo računalniških modelov poskušali prilagoditi različne vrste polj podatkom EHT. Ugotovili so, da polja, ki se ujemajo s podatki M87, običajno proizvajajo močne curke.
»Veliko tega ne vemo in moramo biti previdni, vendar je zanimiv signal, da imajo magnetna polja morda aktivno vlogo pri rasti črne luknje in spuščanju curkov,« je dejal.
Prihodnja opazovanja črne luknje v središču M87 bodo pomagala razrešiti to skrivnost, saj bodo vsa nihanja skozi čas raziskovalcem omogočila izdelavo podrobnejših zemljevidov magnetnih polj. Več opazovanj jim bo pomagalo tudi pri odpravljanju izkrivljanja podatkov in zagotavljanju jasnejše slike. Prav tako ni razloga, da EHT ne bi mogel »trenirati« na črni luknji v središču naše domače galaksije, Rimske ceste, je dejal Dexter.
»To je zelo vznemirljiv rezultat, če se naučimo več o tej podobi črne luknje in fizikalnih lastnostih podobe črne luknje v M87,« je dejal. »To je šele začetek.«
Novinar
