Астрономы, использующие телескоп Event Horizon Telescope (EHT), получили самые детальные наблюдения за двойной системой сверхмассивных чёрных дыр, расположенной в квазаре OJ287 на расстоянии 1,6 миллиарда световых лет. Исследование раскрывает невиданное ранее поведение джетов, испускаемых этими космическими гигантами, открывая новое окно в сложную физику, управляющую этими экстремальными средами.
Искривлённые джеты и динамика ударных волн
EHT, прославившийся получением изображений первых чёрных дыр (M87 в 2019 году и Стрелец A в 2022 году), теперь сосредоточился на изучении джетов чёрных дыр — мощных потоков энергии и частиц, выбрасываемых со скоростью, близкой к световой. Наблюдения OJ287 показали две ударные волны, несущиеся вниз по джету с разной скоростью. Ключевая находка: эти волны взаимодействуют с нестабильностями в окружающих магнитных полях, создавая искривлённый, высокоструктурированный джет, не похожий ни на что, наблюдаемое ранее.
Это важно, потому что джеты — это не просто случайные вспышки; их структура содержит подсказки о поведении чёрной дыры и физике вокруг неё. Наблюдаемая спиралевидная форма в сочетании с изменениями поляризации подтверждает, что джет пронизан спиральным магнитным полем — фундаментальным свойством, которое теоретизировалось, но никогда ранее не было визуализировано напрямую.
Быстрые изменения и неожиданное движение
Команда сделала снимки OJ287 с интервалом всего в пять дней в апреле 2017 года, зафиксировав существенные изменения в структуре и поляризации джета. Это самый короткий интервал времени, за который наблюдались подобные изменения, что позволяет беспрецедентно увидеть, как эти системы эволюционируют. Наблюдаемые изменения не соответствуют существующим моделям, основанным на прецессии джета, что говорит о том, что ударные волны и нестабильности играют более критическую роль, чем считалось ранее.
Данные показывают, что кинетическая энергия доминирует над магнитной энергией во внутренних областях джета, вызывая неустойчивости Кельвина-Гельмгольца — вихри, которые скручивают и искажают поток джета. Это объясняет наблюдаемое не-баллистическое движение частиц внутри джета, то есть они не двигаются по прямым линиям, как ожидалось в более простых моделях. Вместо этого они следуют хаотичной, но предсказуемой траектории, сформированной магнитными полями и ударными волнами.
Уникальная лаборатория для физики чёрных дыр
OJ287 — идеальная система для этих наблюдений, потому что его сверхмассивные чёрные дыры периодически извергаются в насильственных вспышках. Это делает его естественной лабораторией для изучения динамики чёрных дыр. Результаты EHT подтверждают, что ударные волны взаимодействуют с нестабильностями, высвечивая спиральную структуру магнитного поля и генерируя наблюдаемые колебания поляризации.
«Эти вращения в противоположных направлениях — неопровержимое доказательство», — сказал руководитель исследовательской группы Жозе Л. Гомес. «Когда компоненты ударной волны взаимодействуют с неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца, они освещают разные фазы спиральной структуры магнитного поля, создавая колебания поляризации, которые мы наблюдаем».
Исследование подчеркивает растущую способность EHT выходить за рамки простого получения изображений и переходить в область детального физического анализа. Подтверждается, что высокоразрешенные данные могут визуализировать нестабильности, ударные волны и магнитные поля в действии, укрепляя наше понимание этих мощных явлений.
Эти новые наблюдения уточнят теоретические модели джетов чёрных дыр, предлагая понимание того, как энергия высвобождается из этих космических двигателей и как эволюционируют галактики.
