Астрономы сделали важный шаг к разгадке одной из самых интригующих тайн космоса – природы гигантских струй плазмы, которые сверхмассивные черные дыры выбрасывают в пространство почти со скоростью света. Космические фонтаны, известные как джеты, могут простираться на миллионы световых лет, но механизм их формирования и разгона до сих пор оставался неясным.
Большая международная группа ученых под руководством Анне-Катрин Бачко из Технологического университета Чалмерса в Швеции уверена: у них есть инструмент, способный пролить свет на это загадочное явление. Речь идет о Телескопе горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) – уникальном проекте, объединившем восемь наземных радиотелескопов в единую систему размером с планету.
В 2017 году исследователи направили EHT в самое сердце далекой галактики NGC 1052, где рождаются и ускоряются черные дыры. Эта звездная система, находящаяся в созвездии Кита примерно в 60 миллионах световых лет от Земли, приютила дыру, масса которой превышает массу 150 миллионов Солнц. С точки зрения земного наблюдателя, эта космическая бездна извергает мощные биполярные джеты в восточном и западном направлениях.
Наблюдения за центром NGC 1052 оказались непростой задачей. “Объект тусклый, сложный и доставляет больше проблем, чем все другие источники, которые мы изучали до сих пор”, – признается Бачко. “Мы даже не были уверены, удастся ли получить какие-то данные. Но наша стратегия сработала”.
Команда обнаружила, что область вокруг черной дыры в NGC 1052 излучает яркие радиоволны на миллиметровой длине волны. Именно этот участок электромагнитного спектра доступен телескопу EHT и позволяет ему создавать максимально четкие изображения.
Ученые также выяснили, что на чуть более длинных волнах регион светится еще ярче. Открытие делает его идеальной целью для радиотелескопов будущего. Например, для Very Large Array в Нью-Мексико или усовершенствованной версии EHT. Астрономы надеются, что их инструменты позволят не только фотографировать черные дыры, но и снимать их на видео.
Размеры области, где формируются джеты, сопоставимы с кольцом вокруг сверхмассивной другой черной дыры – M87*, которая прославилась в 2019 году – тогда коллаборация EHT впервые получила изображение в виде размытого оранжевого “пончика”.
Помимо прочего, предыдущие наблюдения за NGC 1052, проведенные под руководством Бачко, позволили выявить невероятно мощное магнитное поле вокруг космической бездны – оно в 40 000 раз сильнее земного. “Поле настолько сильное, что, по нашему мнению, способно остановить падение материи”, – поясняет соавтор исследования Маттиас Кадлер из Вюрцбургского университета в Германии.
Здесь мы и приближаемся к пониманию механизма формирования джетов. Сверхмощное магнитное поле может играть ключевую роль: допустим, останавливая падение материи в черную дыру, оно создает условия для выброса вещества в виде направленных струй. Когда часть падающей материи не может преодолеть барьер, она выбрасывается вдоль силовых линий магнитного поля в противоположных направлениях. Возможно, сила магнитного поля также объясняет, как эти струи разгоняются до невероятных скоростей. Но это пока что всего лишь додумки.