Астрофизики из Университета Вюрцбурга нашли объяснение загадочному феномену в галактике Centaurus A. Исследователи выяснили, почему два гигантских плазменных струи (джета), выбрасываемых сверхмассивной черной дырой, светятся по краям сильнее, чем в центре. Результаты работы опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Centaurus A является ближайшей к Земле активной галактикой, а масса её черной дыры примерно в 60 миллионов раз превышает массу Солнца. Благодаря относительной близости объекта (около 12 млн световых лет) ученые могут детально изучать его джеты, которые движутся со скоростью, близкой к световой, что делает галактику уникальной лабораторией для изучения экстремальных условий Вселенной.
Роль магнитных полей
Согласно общепринятым представлениям, струи должны быть наиболее яркими в своей центральной части. Однако данные Телескопа горизонта событий (EHT) в течение десятилетий показывали обратную картину: яркие края и сравнительно темное ядро.
Команда из Вюрцбурга объяснила это поведением ионизированного газа — плазмы. В условиях экстремально сильных магнитных полей быстрые электроны перемещаются вдоль линий поля. Это меняет механизм излучения света: яркость начинает зависеть от ориентации магнитного поля. Сложная структура поля в джетах Centaurus A и создает наблюдаемый эффект «светящихся краев».
От микрочастиц к масштабам световых дней
Особенность проведенного моделирования в том, что оно связало процессы на уровне микроскопических частиц со структурами, протяженность которых составляет несколько световых дней. Модель не только воспроизвела структуру краев, но и показала высокую степень соответствия с изображениями EHT, полученными на длине волны 1,3 миллиметра.
По словам руководителя группы вычислительной астрофизики доктора Кристиана Фромма, микроскопические эффекты плазмы способны формировать структуры колоссальных масштабов. Это подчеркивает необходимость включения реалистичной физики плазмы в современные модели для изучения нелинейных эффектов релятивистской плазмы.
Перспективы исследований
Изучение джетов черных дыр переходит на новый этап благодаря новым миллиметровым телескопам, включая планируемый Wetterstein Millimeter Telescope на горе Цугшпитце. Также более детальные данные ожидается получить от проектов Square Kilometre Array и следующего поколения Very Large Array.
Профессор Карл Мангейм отметил, что физика плазмы объединяет такие разные объекты, как черные дыры и термоядерные реакторы. Изучение плазмы в условиях Centaurus A, которые невозможно воссоздать на Земле, может в будущем помочь в развитии термоядерной энергетики.
