Астрономи за допомогою телескопа Event Horizon Telescope (EHT) отримали найдетальніші спостереження подвійної надмасивної системи чорних дір, розташованої в квазарі OJ287, на відстані 1,6 мільярда світлових років. Дослідження показує небачену раніше поведінку струменів, що випускаються цими космічними гігантами, відкриваючи нове вікно в складну фізику, яка керує цими екстремальними середовищами.
Криві струмені та динаміка ударної хвилі
EHT, відомий тим, що отримав зображення перших чорних дір (M87 у 2019 році та Стрілець A у 2022 році), зараз зосереджується на вивченні струменів чорної діри — потужних потоків енергії та частинок, що викидаються зі швидкістю, близькою до світла. Спостереження за OJ287 показали дві ударні хвилі, що мчать вниз по струменю з різними швидкостями. Ключове відкриття: ці хвилі взаємодіють з нестабільністю в навколишніх магнітних полях, створюючи вигнутий, високоструктурований струмінь, який не схожий ні на що раніше.
Це важливо, оскільки струмені — це не просто випадкові спалахи; їх структура містить підказки про поведінку чорної діри та фізику навколо неї. * Спостережувана спіральна форма в поєднанні зі змінами поляризації підтверджує, що струмінь пронизано спіральним магнітним полем, фундаментальною властивістю, яка була теоретично висловлена, але ніколи раніше не візуалізована.*
Швидкі зміни та несподівані рухи
У квітні 2017 року команда зробила зображення OJ287 з інтервалом у п’ять днів, задокументувавши різкі зміни в структурі та поляризації джета. Це найкоротший проміжок часу, протягом якого спостерігалися такі зміни, що дає безпрецедентне розуміння того, як ці системи розвиваються. Спостережувані зміни не відповідають існуючим моделям, заснованим на прецесії струменя, припускаючи, що ударні хвилі та нестабільності відіграють більш важливу роль, ніж вважалося раніше.
Дані показують, що кінетична енергія домінує над магнітною енергією у внутрішніх областях струменя, спричиняючи нестабільності Кельвіна-Гельмгольца — вихори, які закручують і спотворюють потік струменя. Це пояснює спостережуваний небалістичний рух частинок усередині струменя, тобто вони не рухаються прямолінійно, як очікується в простіших моделях. Натомість вони рухаються хаотичною, але передбачуваною траєкторією, сформованою магнітними полями та ударними хвилями.
Унікальна лабораторія фізики чорних дір
OJ287 є ідеальною системою для цих спостережень, оскільки її надмасивні чорні діри періодично вибухають у сильних спалахах. Це робить його природною лабораторією для вивчення динаміки чорних дір. Результати EHT підтверджують, що ударні хвилі взаємодіють із нестабільністю, підкреслюючи спіральну структуру магнітного поля та породжуючи спостережувані поляризаційні коливання.
«Ці зустрічні ротації є незаперечним доказом», — сказав керівник дослідницької групи Хосе Л. Гомес. «Коли компоненти ударної хвилі взаємодіють із нестабільністю Кельвіна-Гельмгольца, вони висвітлюють різні фази спіральної структури магнітного поля, створюючи поляризаційні коливання, які ми спостерігаємо».
Дослідження підкреслює зростаючу здатність EHT виходити за межі простого зображення та переходити до сфери детального фізичного аналізу. Підтверджено, що дані високої роздільної здатності можуть візуалізувати нестабільність, ударні хвилі та магнітні поля в дії, зміцнюючи наше розуміння цих потужних явищ.
Ці нові спостереження вдосконалять теоретичні моделі струменів чорних дір, пропонуючи розуміння того, як енергія виділяється з цих космічних двигунів і як розвиваються галактики.
