Магнітне поле, яке облягає величезну чорну дірку, розташовану приблизно за 55 мільйонів світлових років від Землі, несподівано змінило свій напрямок. Це вражаюче порушення викликає питання щодо існуючих теорій фізики чорних дір і надає науковцям нові відомості про динамічний характер цих загадкових об’єктів.
Супермасивна чорна дірка, яка знаходиться в центрі галактики M87, була вперше зафіксована в 2017 році. Тоді вдалося отримати зображення, яке продемонструвало світлове кільце плазми — акреційний диск — оточуючи чорну дірку, яку назвали M87*. Ті зображення показали, що властивості диска, включаючи магнітне поле, яке перебувало в плазмі, відповідали теоретичним прогнозам.
Однак спостереження акумуляційного диска в наступні роки показали, що його магнітне поле не таке стабільне, як спочатку здавалося, про що повідомляють дослідники у статті, яка з’явиться в журналі Astronomy & Astrophysics. У 2018 році магнітне поле змістилося і майже зникло. До 2021 року поле зовсім змінило свій напрямок.
«Жодні теоретичні моделі, які ми маємо сьогодні, не можуть пояснити цей переворот», — зазначає співавтор дослідження Чі-кан Чан, астроном зі Спостережного центру Стюарда в Тусоні. За його словами, конфігурація магнітного поля мала бути стабільною через величезну масу чорної діри — приблизно 6 мільярдів разів важчою за сонце, що робить її більш ніж у тисячу разів масивнішою за супермасивну чорну діру в центрі Чумацького Шляху.
Акреційний диск є першою зупинкою для матеріалу, що падає в чорну діру. Тут матеріал сильно нагрівається внаслідок тертя та гравітаційних сил, які його стискують. Надзвичайно гарячий матеріал випромінює рентгенівські промені та радіохвилі, які можуть бути виявлені телескопами на Землі. Оскільки сама чорна діра не випромінює світла, зображення акреційного диска є одним із кращих способів вивчити чорну діру.
У новому дослідженні астрономи проаналізували зображення акреційного диска навколо M87*, які були зібрані за допомогою телескопа «Подія Грізу», глобальної мережі радіотелескопів. Науковці зосередилися на специфічному компоненті, чутливому до орієнтації магнітного поля, — поляризованому світлі, яке складається з світлових хвиль, що коливаються в певному напрямку.
Порівнюючи шаблони поляризації протягом років, астрономи помітили, що магнітне поле змінило напрямок. Вважається, що магнітні поля навколо чорних дір сприяють спрямуванню матеріалу з їх оточуючих дисків. Виходячи з нових даних, астрономи повинні будуть переглянути свої уявлення про цей процес.
Хоча дослідники ще не знають, що викликало цю зміну в магнітному полі диска, вони вважають, що це могло бути результатом поєднання динаміки всередині чорної діри та зовнішніх впливів.
«Я був дуже здивований, коли побачив докази такої значної зміни в магнітному полі M87 протягом кількох років», — говорить астрофізик Джесс МакАйвер з Університету Британської Колумбії у Ванкувері, який не брав участі в дослідженні. «Це змінює моє уявлення про стабільність супермасивних чорних дір і їхнє середовище.»