Užfiksuotas beprecedentis reiškinys: juodosios skylės pokyčiai sukėlė nerimą tarp mokslininkų

Nors pati juodoji skylė išlieka stabili, ją supanti magnetinė aplinka kinta neįtikėtinai dinamiškai. Pirmą kartą istorijoje užfiksuota, kad šalia įvykių horizonto magnetinis laukas visiškai pakeitė kryptį.

Tokie pokyčiai nėra tik įdomūs iš teorinės pusės – jie padeda mokslininkams geriau suprasti, kaip juodosios skylės maitinasi materija ir kokie mechanizmai stovi už galingų plazmos čiurkšlių (angl. jets), šaudančių iš juodųjų skylių polių beveik šviesos greičiu.

Magnetinio lauko pasikeitimas

Tarp 2017 ir 2021 metų M87* aplinkoje fiksuotas magnetinio lauko krypties apsivertimas: 2017 metais laukas suko spirale pagal laikrodžio rodyklę, o jau 2018 metais perėjo į priešingą kryptį. 

2021 metais spiralės struktūra išliko, bet sukosi prieš laikrodžio rodyklę, o tai įrodo, kad ši aplinka kinta nuolat ir daug greičiau nei manyta anksčiau. Nors M87* vaizdas plika akimi liko beveik nepakitęs, detalesnė šviesos poliarizacijos analizė parodė, kad už tariamos ramybės slepiasi labai aktyvus magnetizuotas plazmos pasaulis. 

Būtent poliarizacija leido „pamatyti“ nematomą magnetinio lauko architektūrą – organizuotą šviesos bangų orientaciją, pasireiškiančią tik labai stipriuose magnetiniuose laukuose.

Kodėl šis atradimas svarbus?

M87* yra masyvi juodoji skylė 55 milijonų šviesmečių nuo Žemės nutolusioje galaktikoje. Jos masė prilygsta maždaug 6,5 milijardo mūsų Saulės masių. Ji buvo pirmoji juodoji skylė, kurią 2019 metais nufotografavo EHT komanda, ikoniškas oranžinis žiedas tapo pasauliniu mokslo simboliu.

Nuo to laiko EHT nuolat seka M87*, siekdami suprasti, kaip besisukanti medžiaga, vadinamoji akrecijos disko plazma, sąveikauja su ekstremalia gravitacija ir kaip tai lemia plazmos čiurkšlių susiformavimą. 

Šios čiurkšlės, besiveržiančios iš juodosios skylės polių, gali keliauti milijonus šviesmečių ir daryti įtaką ištisų galaktikų raidai.

Pasak astrofiziko Eduardo Ros iš Maxo Plancko radijo astronomijos instituto Vokietijoje, „tokios čiurkšlės reguliuoja žvaigždžių formavimąsi, energijos pasiskirstymą ir medžiagos gyvavimo ciklą Visatoje, jų reikšmė kosminėse struktūrose milžiniška.“

Kaip formuojasi šios čiurkšlės?

Nors juodoji skylė praryja didžiąją dalį ją supančios medžiagos, ne visa ji pasiekia įvykių horizontą. Dalis materijos, veikiama magnetinio lauko linijų, yra nukreipiama į polių sritis, kur pagreitėjusi iki ekstremalių greičių, išsiveržia į kosmosą. 

Šis procesas vis dar nėra iki galo suprastas, tačiau EHT duomenys ir fiksuotas magnetinio lauko apsivertimas tampa itin svarbūs, bandant sudėlioti visą paveikslą.

Poliarizuotos šviesos analizė parodė, kad magnetinis laukas elgiasi labai sudėtingai, tai ne statiška, o dinamiška sistema, kuri keičiasi per kelis metus. Tai tik dar kartą patvirtina, kad juodosios skylės aplinka yra aktyvi, turinti savo „kosminius orus“.

Kas laukia toliau?

„Nepaisant to, kad žiedas, atitinkantis juodosios skylės šešėlį, išliko pastovus – kaip ir numatė Einšteino reliatyvumo teorija – poliarizacijos struktūra labai skyrėsi skirtingais metais“, – aiškina astronomas Paulas Tiede iš Harvardo–Smithsono astrofizikos centro.

„Tai rodo, jog magnetizuota plazma šalia įvykių horizonto yra itin aktyvi ir sudėtinga – mūsų teoriniams modeliams tai tikras iššūkis.“

Norėdama dar giliau suprasti šiuos reiškinius, EHT komanda jau planuoja naują misiją, 2026 metais numatoma surengti intensyvią stebėjimų kampaniją, kuri galėtų sukurti pirmąjį M87* „filmą“. Tai būtų didžiulis šuolis juodųjų skylių tyrimų srityje.

Pasak astronomo Remo Tilanus iš Arizonos universiteto, „mūsų tikslas – parodyti ne tik vieną momentą, bet visą juodosios skylės šokį. Tai bus istorinė akimirka.“