Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) известен в научном сообществе благодаря созданию первого в истории снимка тени чёрной дыры в центре галактики M87. Однако последние многолетние наблюдения, проведённые командой учёных EHT, не только подтверждают известные ранее факты о массивности и гравитационном влиянии чёрной дыры M87*, но и открывают невероятно динамичную природу её окружения. Новый виток исследований выявил неожиданные повороты в поляризации магнитного поля вокруг чёрной дыры, а также позволил впервые зафиксировать направление излучения у основания мощного релятивистского джета - узкой струи частиц, выбрасываемой с огромной скоростью из недр космического монстра. Данные, собранные в 2017, 2018 и 2021 годах, демонстрируют существенные изменения в паттернах поляризации излучения на частоте 230 ГГц, что свидетельствует о динамичности магнитных полей вблизи горизонта событий M87*. В 2017 году магнитные поля казались закрученными в одном направлении, затем в 2018 наблюдалось некоторое стабилизирующее влияние, а в 2021 году магнитное поле развернулось в противоположную сторону.
Такое явление, совершенно неожиданное для исследователей, говорит о том, что среда вокруг чёрной дыры непрерывно эволюционирует, отличается турбулентностью и воздействием сложных магнитных и плазменных процессов. "Этот феномен показывает, что магнитизированная плазма, вращающаяся на грани горизонта событий, вовсе не статична, а невероятно сложна и изменчива, постоянно бросая вызов современным теоретическим моделям", - отмечает астрофизик Пол Тиде из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, ведущий автор нового исследования. Такое открытие подчеркивает необходимость переосмысления ряда аспектов физики экстремальных гравитационных и магнитных явлений. Расстояние до галактики M87 составляет около 55 миллионов световых лет, но несмотря на такую громадную дистанцию, возможности глобальной сети радиотелескопов EHT позволяют исследовать мельчайшие детали: резолюция достигает масштаба, сопоставимого с диаметром событийного горизонта - границы, из-за которой ничто, даже свет, не может покинуть гравитационное поле черной дыры. Именно этот уровень детализации даёт уникальную научную ценность снимкам и позволяет изучать поведение материи и энергии в экстремальных условиях.
Одним из ключевых достижений последних кампаний EHT стало добавление новых радиотелескопов - Kitt Peak в Аризоне и NOEMA во Франции, - значительно повысивших чувствительность сети и улучшивших возможность обнаружения слабых сигналов, связанных с джетом. Кроме того, внесли улучшения и другие установки, такие как гренландский телескоп и обсерватория Джеймса Кларка Максвелла, что позволило достичь высочайшего качества данных на сегодняшний день. Учёные впервые смогли ограничить направление излучения у самого основания релятивистского джета M87. Джеты - мощные потоки высокоэнергетических частиц, выбрасываемых из областей вокруг чёрных дыр с околосветовой скоростью, играют центральную роль в формировании и эволюции галактик, регулируя процессы звездообразования и распределения энергии на колоссальных масштабах. В случае с M87 научные наблюдения показывают, что именно магнитные поля помогают запускать эти струи, стабилизировать их структуру и влиять на дальность их распространения.
Изменения поляризации, наблюдаемые с течением времени, могут частично объясняться эффектом Фарадея - явлением вращения плоскости поляризации электромагнитного излучения при прохождении через магнитизированную плазму. Тем не менее, эффект этого вращения не полностью объясняет наблюдаемые изменения - значит, необходимо учитывать и внутреннюю структуру магнитного поля, его взаимодействие с окружающей плазмой, а также турбулентные процессы вблизи горизонта событий. Джонхо Парк из университета Кюнхе указывает, что столь значительный поворот направления поляризации за такой сравнительно короткий промежуток времени является настоящим вызовом для современных моделей аккреции и излучения вокруг чёрных дыр: "Это открытие переворачивает наши представления и показывает, насколько ещё мало мы понимаем о сложном взаимодействии энергии, магнитных полей и материи в непосредственной близости к событийному горизонту." Изучение таких динамических изменений имеет фундаментальное значение не только для астрофизики чёрных дыр, но и для понимания роли этих объектов в космической эволюции. Поскольку релятивистские джеты опосредуют передачу энергии и вещества на крупные расстояния, влияя на формирование и развитие галактик, новые наблюдательные данные способствуют развитию более точных моделей, прогнозирующих поведение таких систем.
Разработка новых алгоритмов обработки данных, а также совершенствование физических теорий - самая живая и работающая область исследований в рамках проекта EHT. Команда ожидает, что дальнейшее расширение сети телескопов, инициативы по улучшению чувствительности и разрешающей способности, а также сбалансированный анализ объединённых данных позволят в ближайшие годы получить ещё более детальные картины процессов, происходящих в экстремальных гравитационных полях. Инструментальная и методологическая эволюция EHT превращают этот научный проект из экспериментальной интеграции отдельных радиотелескопов в полноценную международную обсерваторию, занимающую лидирующее место в области исследований чёрных дыр. Её возможности выходят далеко за пределы получения простых изображений - основная задача теперь состоит в том, чтобы выстроить последовательное, постоянное и всестороннее понимание физических процессов, способных влиять на структуру самой вселенной. "Каждая новая серия наблюдений расширяет наши горизонты понимания - от хаотичных движений плазмы и сложных магнитных конфигураций до масштабов, на которых активные чёрные дыры регулируют эволюцию галактик и, следовательно, всего космоса", - подчёркивает Марияфелиция Де Лаурентис из Неаполитанского университета и ведущий научный сотрудник EHT.
В итоге, результаты последних наблюдений M87* открывают окно в загадочный и бурный мир, где гравитация, магнитные поля и энергия переплетаются в сложный танец, определяющий судьбу материи и света. Помимо важности для теоретической физики и астрофизики, эти данные служат вдохновением для дальнейших исследований и технологических инноваций в области радиоинтерферометрии, способствуя прогрессу в изучении одних из самых загадочных явлений во Вселенной. .
