Odkryto silne spiralne pola magnetyczne w pobliżu czarnej dziury w Drodze Mlecznej

Pierwszy w historii obraz czarnej dziury (jej cienia) pokazano w 2019 roku. Obserwacje dotyczyły supermasywnej czarnej dziury w galaktyce Messier 87 (M87). Kilka lat później, w 2022 r., naukowcy zaprezentowali podobny obraz dla supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej - Sagittarius A* (Sgr A *), odległej od Ziemi o prawie 27 tysięcy lat świetlnych. Przypomnijmy, że supermasywna czarna dziura jest taką, której masa sięga milionów, a nawet miliardów mas Słońca. Oba obrazy, które obserwowano, są podobne, więc naukowcy zastanawiają się, czy obiekty te mają wspólne cechy, poza dużą różnicą w masie i rozmiarze (ponad tysiąckrotną).

Sagittariusa A* postanowiono zbadać w świetle spolaryzowanym. Fala świetlna to fala elektromagnetyczna, która czasami oscyluje w jakimś preferowanym kierunku, a taka sytuacja nazywana jest polaryzacją światła. Polaryzacja ujawnia naukowcom wiele informacji na temat miejsc, z których pochodzi światło, albo przez które się porusza. W szczególności ma związek z polem magnetycznym w pobliżu czarnej dziury.

- Uzyskując obrazy światła spolaryzowanego od gorącego gazu w pobliżu czarnej dziury, możemy bezpośrednio wnioskować o strukturze i sile pola magnetycznego, które napędza przepływ gazu i materii, którymi czarna dziura się odżywia, i które wyrzuca - wyjaśnił Angelo Ricarte z Uniwersytetu Harvarda, współkierujący projektem. - Światło spolaryzowane uczy nas dużo więcej o astrofizyce, własnościach gazu i mechanizmach, które zachodzą, gdy czarna dziura się odżywia - zaznaczył.

Wcześniej uzyskano obrazy polaryzacji światła dla czarnej dziury w M87, a teraz udało się tego dokonać dla czarnej dziury w Drodze Mlecznej. Okazuje się, że w obu przypadkach występuje podobna struktura polaryzacji, ujawniająca obecność silnego i zorganizowanego pola magnetycznego biegnącego po spiralach od brzegu czarnej dziury.

- Mając próbkę dwóch czarnych dziur - o bardzo różnych masach i w bardzo różnych galaktykach macierzystych - ważne jest, aby ustalić, w czym są one zgodne, a w czym nie. Ponieważ obie kierują w naszą stronę silne pola magnetyczne, sugeruje to, że może to być uniwersalna, a być może fundamentalna cecha tego rodzaju systemów - wyjaśniła Mariafelicia De Laurentis, EHT Deputy Project Scientist, profesor na Uniwersytecie Neapolitańskim im. Fryderyka II we Włoszech. Jak wskazała, "jednym z podobieństw pomiędzy obydwiema czarnymi dziurami może być dżet (strumień materii wyrzucanej z czarnej dziury - red.), ale o ile zobrazowaliśmy bardzo oczywisty dżet w M87, nie znaleźliśmy takowego w Sgr A *".

- To, co widzimy teraz, to silne, zakręcone i zorganizowane pola magnetyczne blisko czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej - opisuje Sara Issaoun z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w USA, współkierująca projektem. 

Obserwacje prowadzono w ramach Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT), łączącego istniejące radioteleskopy w nowy instrument - wirtualny teleskop o rozmiarach całej Ziemi i najlepszej możliwej zdolności rozdzielczej. To międzynarodowy program naukowy, którego celem jest obserwacja przestrzeni kosmicznej, znajdującej się w bezpośredniej bliskości czarnej dziury.

Wyniki najnowszych badań przedstawiono w dwóch artykułach, które ukazały się w czasopiśmie "The Astrophysical Journal Letters". Wśród autorów są polscy astronomowie - Monika Mościbrodzka (Uniwersytet im. Radbouda w Nijmegen w Holandii) i Maciek Wielgus (Max Planck Institute for Radio Astronomy w Bonn w Niemczech).

Czytaj też: Czym jest horyzont zdarzeń? Czy można zza niego powrócić?

Teleskop EHT przeprowadził kilka obserwacji od 2017 r. i - według planów - ma obserwować Sgr A* ponownie w kwietniu tego roku. Z upływem czasu uzyskiwane obrazy są coraz lepsze, gdyż do EHT dołączają nowe teleskopy, a do dyspozycji jest szersze pasmo i nowe częstotliwości obserwacji.

Kluczowym instrumentem Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT) jest sieć radioteleskopów ALMA, którą w imieniu Europy zarządza Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), do którego należy Polska. Szykowana jest znaczna modernizacja ALMA, która da jej jeszcze lepszą czułość i być może pozwoli dostrzec dżet w Sgr A*.