EHT приближается к крупному плану черной дыры: от общего плана к детальному изучению черных дыр и джетов
Астрономы впервые получили детальное изображение основания джетов — релятивистских струй плазмы — в центре галактики NGC 1052. Используя объединенную мощь глобальной сети телескопов, включая «Телескоп горизонта событий» (EHT), ученые заглянули сквозь плотные облака пыли и газа, чтобы увидеть, как рождаются эти космические «фонтаны». Результаты, опубликованные в журнале Astronomy & Astrophysics, не только подтверждают необычную цилиндрическую форму струй на начальном этапе, но и впервые позволяют измерить ключевые параметры «двигателя» — магнитное поле в основании джета, напряженность которого оценивается в 1,25 Гаусс, а вблизи горизонта событий черной дыры может достигать 26 000 Гаусс.
Уникальная лаборатория в 19 миллионах парсек
Галактика NGC 1052, расположенная на расстоянии около 19 миллионов парсек от нас, представляет собой идеальный объект для изучения механизмов формирования джетов. Она занимает переходное положение между галактиками с «тихими» черными дырами, такими как наша Sgr A*, и гигантами, выбрасывающими мощные струи, как M87. NGC 1052 относится к классу LINER (Low-Ionization Nuclear Emission-line Regions) — галактик с низкоионизационными ядерными эмиссионными линиями. Рентгеновские наблюдения показывают, что вокруг ее сверхмассивной черной дыры (СМЧД) вращается аккреционный диск, скрытый за плотным тором из пыли и газа. Именно эта пылевая завеса долгое время мешала астрономам увидеть, что происходит в самом центре.
Прорыв сквозь пылевую завесу
Ключом к разгадке стали наблюдения в миллиметровом диапазоне волн, которые способны проникать сквозь пыль. Международная группа исследователей объединила данные, полученные с помощью Глобальной миллиметровой РСДБ-сети (GMVA) и EHT — виртуального телескопа размером с Землю, работающего на волне 1,3 мм (230 ГГц). Именно EHT впервые зафиксировал сигнал от NGC 1052 на этой частоте, позволив измерить поперечный размер излучающей области — около 43 микросекунд дуги, что соответствует примерно 250 радиусам Шварцшильда (радиусу черной дыры). Наблюдения GMVA на волне 86 ГГц подтвердили наличие яркого компактного пятна, но его размер оказался меньше разрешения прибора.
Цилиндрическая аномалия и магнитное поле
Полученные данные подтвердили, что в центре NGC 1052 находится двухсторонний джет, ориентированный практически в плоскости неба. Главной неожиданностью стала форма струй вблизи основания. В отличие от большинства активных галактических ядер (АЯГ), где джеты расширяются параболически, струи NGC 1052 на начальном участке имеют почти цилиндрическую форму, которая переходит в коническую лишь на расстоянии примерно 10 000 радиусов Шварцшильда. Область формирования джетов оказалась компактной — около 280х230 радиусов Шварцшильда. Анализ спектра излучения позволил ученым впервые оценить напряженность магнитного поля в основании струи в 1,25 Гаусс, а экстраполяция к горизонту событий дает значение в 26 000 Гаусс.
Новые горизонты для понимания космических двигателей
Несмотря на прорыв, механизмы ускорения и коллимации (сжатия) джетов остаются загадкой. Полученные данные позволяют выдвигать новые гипотезы, но для их проверки требуются более точные измерения. В ближайших планах астрономов — использовать EHT на волне 1,3 мм для получения изображений с еще более высоким разрешением, а также объединить эти данные с наблюдениями в радио- и инфракрасном диапазонах. Это должно создать полную картину процессов, происходящих в сердце NGC 1052.
Исследования галактик с LINER-ядрами, таких как NGC 1052, ранее считались второстепенными по сравнению с изучением более ярких квазаров. Однако именно такие объекты могут быть ключом к пониманию эволюции галактик: считается, что большинство галактик, включая Млечный Путь, проходили через стадию LINER. Работа с NGC 1052 демонстрирует, что даже «спокойные» черные дыры способны генерировать мощные джеты, а их изучение с помощью глобальных сетей телескопов открывает окно в самые фундаментальные процессы во Вселенной. Дальнейшие наблюдения позволят не только уточнить модель формирования джетов, но и проверить теории о связи между аккреционным диском, вращением черной дыры и генерацией релятивистских струй, что является одной из главных нерешенных проблем современной астрофизики.
