Поляризация света у горизонта чёрной дыры зависит от её вращения и наклона

Авторы разбирали излучение, которое рождается у основания магнитных линий, проходящих через горизонт событий. Они рассматривали синхротронное излучение — свет, который испускают быстро движущиеся заряженные частицы в магнитном поле — в математической модели вращающейся чёрной дыры. Модель специально сделали упрощённой: магнитосфера не меняется со временем и сохраняет симметрию вокруг оси вращения. Это позволило отделить влияние вращения самой чёрной дыры от деталей магнитного поля.

Затем исследователи вывели простую аналитическую формулу для поляризации непосредственно у горизонта. Её проверили на результатах численных расчётов общей релятивистской магнитной гидродинамики — компьютерных моделях плазмы и магнитного поля в сильной гравитации. После усреднения по времени изображения из этих более сложных расчётов приближались к тому же рисунку, что и формула. Это важно, потому что реальные потоки плазмы меняются, а не выглядят как неподвижная идеальная схема.

За этой проверкой стоит конкретная проблема: по поляризации нужно понять, откуда берётся энергия излучения — из движения падающей плазмы или из вращения чёрной дыры. Если наблюдения увидят приближение поляризации к рассчитанному значению у горизонта M87*, это станет не просто измерением вращения. Такой сигнал также укажет, что магнитные линии действительно пересекают горизонт — необходимое условие для извлечения энергии вращения механизмом Бландфорда—Знаека, то есть процессом, который может превращать вращение чёрной дыры в энергию струй и излучения.