Ein neues Bild der Event Horizon Telescope-Kollaboration, an der Forscher und Teleskope der University of Arizona beteiligt sind, hat starke, spiralförmig organisierte Magnetfelder vom Rand des supermassereichen Schwarzen Lochs Sagittarius A* oder Sgr A* entdeckt.
Die Event Horizon Telescope (EHT)-Kollaboration, die 2022 das erste Bild von Sagittarius A*, dem Schwarzen Loch im Zentrum unserer Milchstraße, präsentierte, hat eine neue Ansicht des massiven Objekts aufgenommen, dieses Mal in polarisiertem Licht. Zum ersten Mal konnten Astronomen die Polarisation, eine Signatur von Magnetfeldern, so nahe am Rand des Schwarzen Lochs messen. Die Linien markieren die Ausrichtung der Polarisation, die mit dem Magnetfeld um den Schatten des Schwarzen Lochs zusammenhängt. Bildnachweis: EHT Collaboration
Diese neue Ansicht des Monsters, das im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie lauert, wurde zum ersten Mal in polarisiertem Licht beobachtet und zeigte eine Magnetfeldstruktur, die der eines viel massereicheren Schwarzen Lochs, bekannt als M87*, im Zentrum auffallend ähnlich ist. der Galaxie M87, was darauf hindeutet, dass starke Magnetfelder allen Schwarzen Löchern gemeinsam sein könnten. Diese Ähnlichkeit deutet auch auf einen versteckten Jet in Sgr A* hin. Die Ergebnisse wurden am 27. März in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Wissenschaftler veröffentlichten im Jahr 2022 das erste Bild von Sgr A*, das sich etwa 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Es zeigt, dass das supermassereiche Schwarze Loch in der Milchstraße zwar mehr als tausendmal kleiner und weniger massereich als das von M87 ist, es aber so aussieht bemerkenswert ähnlich. Wissenschaftler fragten sich daher, ob die beiden abgesehen von ihrem Aussehen irgendwelche gemeinsamen Merkmale hatten. Um das herauszufinden, beschloss das Team, Sgr A* in polarisiertem Licht zu untersuchen. Frühere Studien des Lichts um M87* ergaben, dass die Magnetfelder um das riesige Schwarze Loch es ihm ermöglichten, starke Materiestrahlen in die Umgebung zu schleudern. Aufbauend auf dieser Arbeit zeigten die neuen Bilder, dass das Gleiche auch für Sgr A* gelten könnte.
Boris Georgiev, EHT-Postdoktorand am UArizona Stewards Observatory und Co-Autor der Studie, sagte: „Die Konsistenz der Magnetfeldstrukturen um Sgr A* und M87* legt nahe, dass die Prozesse, durch die Löcher schwarze Energie erzeugen und Jets in sie ausstoßen.“ Die Umwelt kann trotz ihrer großen Unterschiede in Größe und Masse universell sein. »
„Was wir jetzt sehen, ist, dass es in der Nähe des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße starke, verdrehte, organisierte Magnetfelder gibt“, sagte Sara Issaoun, Einstein Fellow im Hubble Fellowship Program der NASA am Astrophysics Center | Harvard & Smithsonian und Co-Leiter des Projekts. „Zusätzlich zu der Tatsache, dass Sgr A* eine Polarisationsstruktur aufweist, die der im viel größeren und leistungsstärkeren Schwarzen Loch M87* beobachteten auffallend ähnlich ist, haben wir gelernt, dass starke und geordnete Magnetfelder für die Interaktion von Schwarzen Löchern mit dem Gas von wesentlicher Bedeutung sind.“ und Materie um sie herum. ihnen. »
Licht ist eine bewegte Schwingung elektrischer und magnetischer Felder, die es uns ermöglicht, Objekte zu sehen. Manchmal schwenkt das Licht in eine bevorzugte Richtung
Orientierung, auch polarisiert genannt. Obwohl uns polarisiertes Licht umgibt, ist es für das menschliche Auge nicht von „normalem“ oder unpolarisiertem Licht zu unterscheiden. Im Plasma um diese Schwarzen Löcher erzeugen Partikel, die um die magnetischen Feldlinien wirbeln, ein Polarisationsmuster senkrecht zum Feld. Dies ermöglicht es Astronomen, immer detaillierter zu sehen, was in Schwarzlochregionen passiert, und ihre Magnetfeldlinien zu kartieren.
„Indem wir uns polarisiertes Licht von heißem, leuchtendem Gas in der Nähe von Schwarzen Löchern vorstellen, können wir direkt auf die Struktur und Stärke der Magnetfelder schließen, die den Gas- und Materiefluss leiten, aus dem sich das Schwarze Loch speist und ausstößt“, sagte Angelo Ricarte. Schwarzes Loch von Harvard. Initiative Fellow und Co-Leiter des Projekts. „Polarisiertes Licht verrät uns viel mehr über die Astrophysik, die Eigenschaften von Gas und die Mechanismen, die bei der Nahrungsaufnahme eines Schwarzen Lochs ablaufen. »
Aber das Abbilden von Schwarzen Löchern in polarisiertem Licht ist nicht so einfach wie das Aufsetzen einer polarisierten Sonnenbrille, und das gilt insbesondere für Sgr A*, das sich so schnell verändert, dass es für Fotos nicht still bleibt. Die Abbildung des supermassereichen Schwarzen Lochs erfordert hochentwickelte Werkzeuge, die über die hinausgehen, die bisher zur Erfassung von M87*, einem viel stabileren Ziel, verwendet wurden. EHT-Hauptforscher und Co-Autor der Arbeit Dan Marrone, Professor für Astronomie am Steward Observatory, und sein Team entwickelten für dieses Ergebnis Instrumente, die polarisierte Radiowellen detektierten.
„So wie polarisiertes Licht uns die Ausrichtung der Oberfläche, von der es reflektiert wird, wie Fenster oder Straßen, mitteilen kann, kann es uns auch die Ausrichtung der Magnetfelder um Schwarze Löcher zeigen“, sagte Marrone. „Da sich die Magnetfelder um Sgr A* schnell ändern, war die Umwandlung der EHT-Beobachtungen in polarisierte Bilder eine große Herausforderung. Wir sind wirklich stolz darauf, dass unsere Daten genügend Informationen enthalten.
Wissenschaftler sagen, sie freuen sich über Bilder der beiden supermassiven Schwarzen Löcher in polarisiertem Licht, weil diese Bilder und die sie begleitenden Daten neue Möglichkeiten zum Vergleich und Kontrast von Schwarzen Löchern unterschiedlicher Größe und Umgebung bieten. Wenn sich die Technologie verbessert, werden die Bilder wahrscheinlich noch mehr Geheimnisse über Schwarze Löcher und ihre Ähnlichkeiten oder Unterschiede enthüllen.
„Diese Ergebnisse helfen uns, unsere Rechenmodelle und Theorien zu verbessern und geben uns eine bessere Vorstellung davon, was in der Nähe des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs passiert“, fügte der Co-Autor hinzu. Chi-kwan ChanProfessor für Astronomie an der UArizona, der sich auf die theoretische Modellierung von Schwarzen Löchern konzentriert.
Das EHT hat seit 2017 mehrere Beobachtungen durchgeführt. Jedes Jahr werden die Bilder besser, da das EHT neue Teleskope, größere Bandbreite und neue Beobachtungsfrequenzen einbezieht.
„Wir entwickeln Hardware und Software zur Automatisierung von EHT-Beobachtungen, damit das EHT in Zukunft häufiger Beobachtungen durchführen und Filme von Schwarzen Löchern aufnehmen kann“, sagte Amy Löwitz, EHT-Forscherin am Steward Observatory, die das EHT Agility-Projekt leitet.
Solche über mehrere Monate verteilten Beobachtungen stellen laut Remo Tilanus, Professor an der UArizona und Betriebsleiter des EHT, der die Beobachtungskampagnen und die technischen Entwicklungen überwacht, eines der Hauptziele des EHT für die kommenden Jahre dar.
„Mit den Fähigkeiten von Project Agility sollten wir in der Lage sein zu sehen, wie Material um die M87* herumwirbelt und in ihre Düsen ausgestoßen wird“, sagte Tilanus.
Für das nächste Jahrzehnt geplante Erweiterungen werden auch hochauflösende Filme ermöglichen, könnten einen versteckten Jet in Sgr A* aufdecken und es Astronomen ermöglichen, ähnliche Polarisationsmerkmale in anderen Schwarzen Löchern zu beobachten. Es gibt sogar Pläne, das EHT in den Weltraum auszudehnen, um viel schärfere Bilder von Schwarzen Löchern zu liefern und viel aussagekräftigere Untersuchungen der Rotation von Schwarzen Löchern und der Mechanismen zu ermöglichen, die die Jets von Schwarzen Löchern antreiben.
EHT wird Sgr A* voraussichtlich im April erneut beobachten, was das Team von EHT UArizona auf Trab halten wird. Zusammen mit Lowitz und Georgiev bereiten der Postdoktorand Andrew Thomas West und die Doktorandin Jasmin Washington derzeit das Submillimeter-Teleskop auf dem Mount Graham und das 12-Meter-Radioteleskop des Arizona Radio Observatory auf dem Kitt Peak für die bevorstehende Beobachtung vor.
Washington, die als Studentin im ersten Studienjahr an der Hospitationskampagne 2021 teilnahm, sagte, sie habe die Erfahrung genossen und freue sich, dieses Jahr wiederkommen zu können.
„Wir werden mit mehr Teleskopen als je zuvor beobachten, was uns eine bessere Abdeckung und eine höhere Empfindlichkeit für diese Polarisationsmessungen ermöglichen wird“, sagte sie.
West fügte hinzu: „Mit sehr hoher Genauigkeit zu messen, wie sich diese Quellen seit ihrer letzten Beobachtung verändert haben, wird unsere Modelle informieren und es uns ermöglichen, grundlegende Fragen zur Physik in diesen extremen Umgebungen zu beantworten – das ist sehr aufregend!“ »
Quelle: Universität von Arizona
Ursprünglich veröffentlicht in The European Times.
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