Το τηλεσκόπιο Event Horizon αποκάλυψε τις γραμμές μαγνητικού πεδίου γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα του M87
Το 2019 οι αστρονόμοι κατέγραψαν την πρώτη άμεση εικόνα μιας μαύρης τρύπας. Ήταν μια εικόνα της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στην καρδιά του M87. Και όταν πολλοί άνθρωποι το είδαν, η αντίδρασή τους ήταν 'αυτό είναι;' Κάτι που είναι κατανοητό, δεδομένου ότι η εικόνα είναι απλώς μια θολή μουντζούρα σε σχήμα ντόνατ. Δεν είναι πολλά να κοιτάξεις. Αλλά μια αστρονομική εικόνα είναι ένα μικρό κλάσμα των δεδομένων που συγκεντρώνουν οι αστρονόμοι. Πρόσφατα, περισσότερα από αυτά τα δεδομένα αναλύθηκαν, συμπεριλαμβανομένης τόσο της πόλωσης του φωτός όσο και του μαγνητικού πεδίου που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα.
Η πόλωση είναι μια βασική ιδιότητα του φωτός, όπως το μήκος κύματος ή η ένταση. Αν φανταστείτε το φως ως ένα κύμα που ταλαντώνεται καθώς ταξιδεύει στο διάστημα, τότε η πόλωση είναι ο προσανατολισμός αυτής της ταλάντωσης. Τα φωτεινά κύματα μπορεί να ταλαντώνονται πάνω και κάτω, αριστερά και δεξιά, ή ακόμη και να κινούνται σπειροειδώς δεξιόστροφα ή πιο πλατύ. Όταν το φως προέρχεται από καυτή πηγή, όπως το υλικό που περιβάλλει μια μαύρη τρύπα, πολλές πολώσεις αναμιγνύονται μεταξύ τους, έτσι ώστε το φως να είναι βασικά μη πολωμένο. Αλλά όταν το φως διέρχεται από ιονισμένο αέριο, διαφορετικές πολώσεις αλληλεπιδρούν με το αέριο πιο έντονα ή πιο ασθενώς. Ως αποτέλεσμα, το φως που φτάνει στη Γη είναι πολωμένο. Μελετώντας την πόλωση του φωτός κοντά στη μαύρη τρύπα M87, μπορούμε να μάθουμε για το περιβάλλον υλικό.
M51 (Hubble) που επικαλύπτεται από περιγράμματα έντασης ραδιοφώνου 6 cm και διανύσματα πόλωσης (Effelsberg και VLA) Πίστωση: MPIfR Bonn
Στην περίπτωση της ραδιοαστρονομίας, υπάρχει επίσης μια πολωμένη πηγή φωτός γνωστή ως ακτινοβολία σύγχροτρον. Αυτό συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια παγιδεύονται από μαγνητικό πεδίο και κινούνται κατά μήκος των γραμμών του πεδίου σε σφιχτές σπείρες. Η πόλωση της ακτινοβολίας σύχρωμων μας λέει τον προσανατολισμό των γραμμών του μαγνητικού πεδίου.
Σε αυτή την τελευταία εργασία, οι αστρονόμοι μέτρησαν την πόλωση του φωτός που παρατηρήθηκε κοντά στη μαύρη τρύπα M87 και βρήκαν ότι είχε ένα στριμμένο σπειροειδές σχέδιο. Αυτό είναι κάπως αναμενόμενο, γιατί γνωρίζουμε ότι η μαύρη τρύπα περιστρέφεται. Όπως συμβαίνει, σέρνει τον κοντινό χώρο γύρω του. Το συνολικό σχέδιο είναι ενδεικτικό της βαρυτικής δομής της μαύρης τρύπας.
Υποδεικνύεται μια εικόνα της μαύρης τρύπας M87 με πόλωση. Πίστωση: Συνεργασία EHT
Αλλά αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι ότι το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που παρατηρήθηκεδεν είναιπολωμένος. Μόνο περίπου το 15% περίπου του φωτός είναι πολωμένο. Το μεγαλύτερο μέρος του φωτός από κοντά στη μαύρη τρύπα είναι μη πολωμένο. Αυτό είναι απροσδόκητο, επειδή το ιονισμένο αέριο κοντά στη μαύρη τρύπα θα πρέπει να είναι πολύ μαγνητισμένο, επομένως θα περιμέναμε ότι το φως που φτάνει σε εμάς θα είναι έντονα πολωμένο. Τι δίνει λοιπόν;
Φαίνεται ότι το αέριο κοντά στη μαύρη τρύπαείναιμαγνητισμένη, αλλά αντί να έχει μια μαγνητική δομή που είναι μεγάλη και απλή, η μαγνήτιση είναι ένα χαοτικό συνονθύλευμα σε μικρότερες κλίμακες. Η κλίμακα στην οποία η μαγνήτιση έχει τυχαίο προσανατολισμό είναι μικρότερη από την ανάλυση του τηλεσκοπίου Event Horizon. Έτσι τα πράγματα θολώνουν. Όλες οι πολώσεις μικρής κλίμακας θολώνουν μαζί για να φαίνονται μη πολωμένες.
Αποτελέσματα σαν αυτά είναι σημαντικά γιατί μας δίνουν τεράστια εικόνα για το υλικό και τα μαγνητικά πεδία κοντά στις μαύρες τρύπες. Όπως καταλαβαίνουμε περισσότερα, θα είμαστε σε θέση να διερευνήσουμε τις πολύπλοκες διαδικασίες που δημιουργούν ενεργές μαύρες τρύπες και πώς αυτές αλληλεπιδρούν με τον περιβάλλοντα γαλαξία. Όλες αυτές οι πληροφορίες είναι θαμμένες στα δεδομένα και είναι κάτι περισσότερο από ό,τι φαίνεται.
Αναφορά:Akiyama, Kazunori, et al. Αποτελέσματα του πρώτου τηλεσκοπίου M87 Event Horizon. VII. Πόλωση του Δακτυλίου .The Astrophysical Journal Letters910.1 (2021): L12.
Αναφορά:Akiyama, Kazunori, et al. Αποτελέσματα του πρώτου τηλεσκοπίου M87 Event Horizon. VIII. Δομή Μαγνητικού Πεδίου κοντά στον Ορίζοντα Γεγονότων .The Astrophysical Journal Letters910.1 (2021): L13.