OJ 287 — блазар (активне ядро галактики з джетом, спрямованим майже точно на Землю) у сузір'ї Рака, світло якого йшло до нас понад 3,5 мільярда років. Об'єкт відомий завдяки регулярним спалахам яскравості, які астрономи пояснюють наявністю не однієї, а двох надмасивних чорних дір: менша, за оцінками, у мільярди разів масивніша за Сонце, обертається навколо ще більшої і, за моделлю, час від часу пробиває її акреційний диск. Тепер до цього додався новий доказ — уперше отримане зображення внутрішньої структури джету OJ 287 з роздільною здатністю Телескопа горизонту подій (EHT).
Знімок із роздільною здатністю 18 мікросекунд дуги
EHT спостерігав OJ 287 на довжині хвилі 1,3 мм, досягнувши кутової роздільної здатності 18 мікросекунд дуги. Це рекордна деталізація для цього джерела. За лише п'ять днів спостережень зафіксовано зміни структури й поляризації джету — найкоротший часовий проміжок, за який подібну еволюцію вдавалося зобразити напряму саме в цьому об'єкті.
Внутрішній джет має скручену вздовж осі структуру. Окремі деталі в ньому рухаються з видимою надсвітловою швидкістю — до 22c. Це не порушення фізики, а ефект відносності: джет спрямований близько до лінії зору, тож рух його ділянок здається пришвидшеним для земного спостерігача.
Дві компоненти джету обертають поляризацію в різні боки
Карти лінійної поляризації виявили три деталі, чиї вектори електричного поля (EVPA) помітно змінювалися протягом спостережень. Одна з них показує радіальну поляризацію — ознаку, характерну для ударної хвилі перенаправлення потоку (recollimation shock), яка виникає, коли джет стискається зовнішнім тиском.
Найважливіший результат — дві найближчі до ядра компоненти обертають EVPA одночасно, але в протилежних напрямках. Швидша, з видимою швидкістю 17,4 ± 6,5c, обертає вектор проти годинникової стрілки зі швидкістю близько 3,7° на добу. Повільніша, 10,2 ± 2,2c, обертає його за годинниковою стрілкою — приблизно 2,5° на добу. Це напряму виключає моделі, за якими мінливість поляризації пояснюється накладанням нерозділених компонент джету.
Спіральне магнітне поле замість оптичного накладання
Раніше присутність спірального магнітного поля в джетах активних ядер галактик виводили опосередковано — з інтегральної або часової мінливості поляризації, без просторового розділення структури. Нові спостереження вперше дають пряме, просторово розділене зображення: вздовж зони формування і прискорення джету OJ 287 закручено спіральне магнітне поле, а компоненти під час свого руху освітлюють різні фази цієї спіралі.
Протилежні напрямки й різні кутові швидкості обертання пояснюють взаємодією ударних хвиль, що поширюються джетом, із нестійкістю Кельвіна–Гельмгольца — механізмом, що породжує завихрення на межі двох потоків різної швидкості, подібно до того, як вітер утворює хвилі на воді.
Що перевірять наступні спостереження
Модель, побудована дослідниками, передбачає: ближче до ядра, у зоні прискорення джету, коливання поляризації мають бути ще швидшими за вже зафіксовані. Перевірити це можна лише за щільнішого часового покриття — тобто частіших сеансів спостережень EHT протягом коротких проміжків часу.
Якщо прогноз підтвердиться, це стане додатковим аргументом на користь спіральної структури магнітного поля як механізму, що формує і прискорює джети навколо надмасивних чорних дір — не лише в OJ 287, а й в інших активних галактичних ядрах.
