M87 галактикасының ортасындағы аса ауыр қара құрдымның жаңа суреттері соңғы төрт жылда оның айналасындағы магнит өрістерінің бағыты өзгергенін көрсетті. Бұл күтпеген әрі ғарыштағы «монстрлардың» табиғатын түсінуге маңызды жаңалық Event Horizon Telescope (EHT) радиотелескоптар желісінің арқасында мүмкін болды.

M87 қара құрдымы: алғашқы сурет және оның маңызы

M87 галактикасы Жерден шамамен 55 миллион жарық жылы қашықтықта орналасқан. Оның орталық қара құрдымы бүкіл әлемге «алғаш суретке түсірілген» ретінде танымал болды — шын мәнінде, 2019 жылдың 10 сәуірінде жарияланған әйгілі суретте аккрециялық диск аясындағы қара құрдымның көлеңкесі ғана бейнеленген. Бұл нысанның массасы шамамен 6,5 миллиард Күн массасына тең, ал оны оқиғалар көкжиегі айналасында зор жылдамдықпен айналатын жарқын зат сақинасы қоршап тұр.

Аккрециялық диск және релятивистік ағындар

Қара құрдымның аккрециялық дискі — қуатты сәуле көзі, әсіресе радиотолқындар шығарады. Оның полюстерінен алып плазма ағындары — релятивистік ағындар (джеттер) таралады, олар мыңдаған жарық жылы қашықтыққа созылуы мүмкін. Бұрын ғалымдар 2017 және 2018 жылдары M87 ядросын бақылау деректерін салыстыра отырып, бір жыл ішінде аккрециялық дискідегі тығыз зат шоғырлары шамамен 30 градусқа жылжығанын, ал джет бағыты біртіндеп өзгергенін анықтаған.

Магнит өрістері және гамма-жарқылдар

Астрономдарды M87 маңындағы қуатты гамма-сәулелену жарқылдары да қызықтырады, олар аккрециялық дискінің магнит өрісімен байланысты деп есептеледі. Бұл өрістегі өзгерістер сәулеленудің поляризациясын — яғни, қара құрдымды қоршаған диск пен тәжден шығатын электромагниттік толқындардың реттелуін өлшеу арқылы тіркеледі. Бұл деректер де Event Horizon Telescope көмегімен жиналады.

Магнит өрістеріндегі күтпеген өзгерістер

Массачусетс технологиялық институтының Кадзунори Акияма жетекшілік еткен халықаралық астрономдар тобы 2017, 2018 және 2021 жылдардағы деректерді талдап, сәулелену поляризациясында күтпеген өзгерістерді анықтады. Төрт жыл ішінде оқиғалар көкжиегі маңындағы магнит өрістері толықтай бағытын ауыстырған. 2017 жылы өрістер бір бағытта шиыршықталған болса, 2018 жылы тұрақтанған, ал 2021 жылға қарай бағыты түбегейлі өзгерген. Бұл ғалымдар үшін тосын жаңалық болды, себебі бұрын мұндай экстремалды жағдайда магнит өрістері тұрақтырақ болады деп саналған. Бақыланған динамика сыртқы факторлармен (мысалы, поляризацияның жұлдызаралық ортадан өту кезіндегі өзгеруі) және плазмадағы ішкі процестермен байланысты болуы мүмкін.

«Оқиғалар көкжиегі маңындағы плазма мүлде статикалық емес. Оның күрделі “мінез-құлқы” бізді қолданыстағы модельдерді қайта қарауға мәжбүр етеді», — дейді зерттеу авторлары.

Джеттерді зерттеудің жаңа мүмкіндіктері

2021 жылы EHT желісіне АҚШ-тағы Китт-Пик обсерваториясындағы 12 метрлік радиотелескоп пен француз NOEMA интерферометрі қосылғаннан кейін, ғалымдар алғаш рет аккрециялық дискіні ғарышпен байланыстыратын джет негізіндегі сәулеленуді тіркей алды. Бұл алынған суреттердің сезімталдығы мен анықтығын едәуір арттырып, джет бастауындағы параметрлерді алғаш рет шектеуге мүмкіндік берді — бұл бұрын мүмкін болмаған еді. Бұл маңызды, өйткені релятивистік ағындар галактикалардың эволюциясына айтарлықтай әсер етеді: олар жұлдыз түзілу процестерін баяулатып, энергияны орасан қашықтықтарға таратады.

Жаңа бақылаулардың маңызы

M87 ортасындағы аса ауыр қара құрдым радиотолқындардан бастап гамма-сәулелерге дейінгі барлық диапазонда сәуле шығарады, бұл оны осындай процестерді зерттеуге мінсіз нысан етеді. Мақала авторлары жаңа бақылаулар тек бұрынғы суретті толықтырып қана қоймай, қара құрдымдар физикасын — Әлемдегі ең жұмбақ нысандардың бірін — кезең-кезеңімен түсінуге көмектесетінін атап өтеді.