Пульсар помог определить мощность магнитного поля сверхмассивной чёрной дыры Галактики

Магнитное поле чёрной дыры в представлении художника

Магнитное поле чёрной дыры в представлении художника
(иллюстрация Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF).

Пульсар PSR J1745-2900 и сверхмассивная чёрная дыра Стрелец А* в представлении художника

Пульсар PSR J1745-2900 и сверхмассивная чёрная дыра Стрелец А* в представлении художника
(иллюстрация Ralph Eatough/MPIfR).

Магнитное поле чёрной дыры в представлении художника
Пульсар PSR J1745-2900 и сверхмассивная чёрная дыра Стрелец А* в представлении художника

В центре нашей галактики, то есть приблизительно в 26 тысячах световых лет от Земли, находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A*, масса которой в четыре миллиона раз больше солнечной.

Этот объект настолько плотный, что ничто не может покинуть его пределы, даже свет. Чёрная дыра оказывает мощное гравитационное влияние на всю материю, которая её окружает. Вещество скапливается вокруг неё и образует форму закрученного диска, частями которого дыра периодически подпитывается.

Диск состоит не только из частиц материи, но и аффилированного с ними магнитного поля (к слову, очень мощного). Образующийся тор выбрасывает сверхбыстрые струи вещества в направлении полюсов. Выбросы сопровождаются всплесками излучения.

Однако подробно изучить область вокруг чёрной дыры в видимом диапазоне не представляется возможным, поскольку этому мешает свет близлежащих объектов. Из-за этого главным предметом исследования астрономов стало магнитное поле.

Первые данные удалось получить в апреле 2012 года, когда космический аппарат NASA Swift зафиксировал всплеск рентгеновского излучения неподалёку от центра Млечного Пути. Нетрудно было заметить, что эти вспышки происходят регулярно и также регулярно затихают.

Тогда наблюдение за местностью решили продолжить при помощи радиотелескопов. Выяснилось, что источником излучения был пульсар, а точнее магнетар PSR J1745-2900 — быстро вращающаяся нейтронная звезда с мощным магнитным полем.

Пульсар PSR J1745-2900 и сверхмассивная чёрная дыра Стрелец А* в представлении художника (иллюстрация Ralph Eatough/MPIfR).

Ральф Иту (Ralph Eatough) и его коллеги из Института радиоастрономии общества Макса Планка установили, что магнетар расположен всего в 0,3 светового года от Стрельца А*.

Дальнейшие наблюдения за радиоволнами, испускаемыми пульсаром, показали, что по пути к Земле они делают огромный виток — типичный пример проявления эффекта Фарадея. А значит, волны должны проходить через облако заряженного газа. Астрономы признаются, что здесь им повезло: это облако располагалось в 150 световых годах от чёрной дыры прямо на пути от пульсара к Земле.

Изучив изменения в излучении при прохождении через газовое облако, учёные смогли подсчитать мощность магнитного поля пульсара. Она оказалась в несколько сотен раз больше, чем у Земли.

"То, что пульсар находится так близко к Стрельцу А* — настоящая удача. Нам удалось рассмотреть объект, который очень сложно исследовать", — говорит Пол Деморест (Paul Demorest) из Национальной радиоастрономической обсерватории в США.

Основываясь на наблюдениях за радио- и рентгеновским излучением и собственных расчётах, учёные определили, что магнитное поле довольно упорядочено, "равномерно распределено" вокруг чёрной дыры.

Магнитное поле чёрной дыры в представлении художника (иллюстрация Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF).

По словам исследователей, они будут продолжать наблюдения за пульсаром PSR J1745-2900 в надежде зафиксировать какие-то изменения в картине по мере того, как он будет обращаться вокруг Стрельца А*.

"Если мы найдём ещё пульсары рядом со Стрельцом А*, то данных будет намного больше. Изучив гравитацию этой чёрной дыры, мы сможем проверить теорию гравитационного искривления времени Эйнштейна", — рассказывает Иту.

Полученные данные также помогут астрономам создать карту магнитного поля, окружающего центральную чёрную дыру нашей галактики.

О нынешнем исследовании подробнее можно почитать в статье Иту и его коллег, опубликованной в журнале Nature.

Также по теме:
Учёные впервые определили скорость вращения чёрной дыры 
Звезда у чёрной дыры поможет проверить Эйнштейна 
В центре небольшой галактики найдена самая большая чёрная дыра Вселенной 
В нашей галактике впервые найдены соседствующие чёрные дыры 
Астрономы зафиксировали поглощение звезды черной дырой