Tak wygląda pole magnetyczne na krawędzi czarnej dziury. Pierwsze takie zdjęcie

Astronomowie pierwszą „sfotografowaną” czarną dziurę pokazali tym razem w świetle spolaryzowanym. Co to oznacza? Mniej więcej uzyskano ten sam efekt, który dają nam okulary słoneczne z filtrem polaryzacyjnym, to znaczy poprawiają kontrast i wzmacniają natężenie barw przez redukowanie odblasków świetlnych i jasnych plam.

Spolaryzowane możne też być światło emitowane z gorących ośrodków w pobliżu pól magnetycznych, jak w przypadku środek galaktyki M87. Analiza tego zjawiska optycznego pozwoliła astronomom uzyskać ostrzejszy obraz m.in. z wyróżnionymi liniami pola magnetycznego w pobliżu wewnętrznej krawędzi „wiru”. Czarne dziury otoczone są plazmą. Plazmę przeplatają pola magnetyczne, miejsca w których magnetyzm wpływa na to, w jaki sposób materia porusza się. Rosnące pola magnetyczne zmieniają swój kształt. Pomiar światła spolaryzowanego pozwala zobaczyć w jaki sposób to się odbywa.

To, co nowego w badaniach M87, to odkrycie, że czarna dziura w centrum tej galaktyki ma bardzo silne pola magnetyczne. Na tyle mocne, że mogą wpływać na tor orbitowania obiektów wokół czarnej dziury oraz na to, w jaki sposób formują się emitowane z tej czarnej dziury strumienie.

Gdy w 2019 roku uczestnicy międzynarodowego programu naukowego Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT Collaboration) przedstawili pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury, cieszono się z posiadania namacalnego dowodu, że czarne dziury w ogóle istnieją. Dwa lata później ci sami ludzie obserwujący przestrzeń kosmiczną znajdującą się w bezpośredniej bliskości czarnej dziury są w stanie nie tylko zademonstrować zdjęcie, na którym widać coś więcej, ale też powiedzieć nieco więcej o sposobie w jaki owa czarna dziura emituje strumienie materii z prędkością bliską prędkości światła.

Te jasne “fontanny” energii i materii rozchodzą się na odległość 5 tys. lat świetlnych od centrum galaktyki. O ile większość materii w pobliżu czarnej dziury zapada się do jej wnętrza, część daje radę uciec właśnie w postaci tych strumieni. Naukowcy stojący za odkryciem nazywają je „największą tajemnicą współczesnej astronomii”.

- Astronomowie zdołali dowiedzieć się czegoś na temat gazu, który odpowiada za wytworzenie światła pokazanego na zaprezentowanym zdjęciu. Także o tym, w jaki sposób czarna dziura rośnie - w informacji prasowej wyjaśnia Jason Dexter, jeden z autorów nowej analizy obiektu w sercu galaktyki Messier 87 oraz członek grupy badawczej EHT.

Spolaryzowane światło jest tak ciekawe dla badaczy czarnych dziur, bo pokazuje nie tylko potencjał ich pól magnetycznych, ale też jak te pola łączą się z „nawykami żywieniowymi” czarnych dziur (akrecji), czy też tego, jak strumienie materii potrafią uciekać z wnętrza galaktyki.

- Pola magnetyczne są kluczowe do zrozumienia procesów akrecji czarnych dziur, a to jest pierwszy raz, gdy zobaczyliśmy je w akcji tak blisko horyzontu zdarzeń – zauważyła Sara Issaoun, doktorantka na wydziale astrofizyki holenderskiej uczelni Radboud University i jedna z 300 osób biorących udział w projekcie EHT Collaboration.

Horyzont zdarzeń to granica, po przejściu której nie ma ucieczki. W trzewiach czarnej dziury ginie wszystko, nawet światło. Ściągany do jej wnętrza gaz wiruje szybko, a na skutek wewnętrznego tarcia cząsteczek jego temperatura rośnie do miliardów stopni. W tych warunkach rozszczepione atomy formują plazmę złożoną z swobodnych elektronów i protonów. Szybki ruch tych naładowanych energetycznie cząsteczek tworzy pola elektromagnetyczne.