Международная группа астрономов сообщила о новых результатах, касающихся поведения материи вблизи чёрной дыры, полученных с помощью американского аппарата NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Исследование сосредоточено на кандидате в чёрные дыры IGR J17091-3624, расположенном на расстоянии около 28 000 световых лет от Земли, и ставит под сомнение существующие представления о том, как чёрные дыры генерируют рентгеновское излучение.
IXPE позволяет учёным измерять поляризацию падающего рентгеновского излучения. Поляризация описывает направление электрического поля света, а её степень указывает на степень согласованности этих колебаний. Изучая поляризацию, астрономы могут сделать выводы о структуре и поведении короны — области чрезвычайно горячей, намагниченной плазмы, окружающей чёрную дыру.
Связанное исследование показало, что мощные струи ветра, вырывающиеся из чёрной дыры, возникают только после того, как она накапливает горячий внешний слой плазмы, известный как корона. Исследователи наблюдали за поведением чёрной дыры в нашей Галактике и разработали график, подобный космической эхокардиограмме, для отображения её «сердцебиения» — паттерна затухания и усиления яркости, аналогичного тому, что наблюдается в IGR J17091-3624.
«Чёрная дыра IGR J17091-3624 — это необычный источник, который тускнеет и разгорается подобно сердцебиению, и IXPE от NASA позволил нам измерить этот уникальный источник совершенно новым способом», — заявила Мелисса Юинг, ведущий автор исследования из Ньюкаслского университета в Англии.
В системах рентгеновских двойных звёзд чёрная дыра притягивает материю от близлежащей звезды. Этот материал формирует вращающийся диск аккреции, который питает чёрную дыру. Корона, расположенная во внутренней части диска, может достигать температур до 1,8 миллиарда градусов по Фаренгейту и испускать интенсивное рентгеновское излучение. Несмотря на свою яркость, корона остаётся слишком маленькой и удалённой, чтобы её можно было сфотографировать напрямую.
Предыдущее исследование выявило, что рентгеновское излучение, собранное из короны, содержит больше энергии, чем можно объяснить только температурой. Исследователи подозревают, что эту дополнительную энергию обеспечивает магнитное поле. Хаотическое магнитное поле может нагревать корону, в то время как более упорядоченное поле может позволить материалу уходить вдоль силовых линий, формируя струи. Этот механизм может применяться и к более массивным чёрным дырам, включая сверхмассивную чёрную дыру в центре Млечного Пути.
«Обычно высокая степень поляризации соответствует виду на корону с очень ребра. Корона должна была бы иметь идеальную форму и наблюдаться под правильным углом, чтобы достичь такого измерения», — пояснил Джорджо Матт, профессор Университета Рома Тре в Италии и соавтор статьи. Он добавил: «Паттерн затухания до сих пор не объяснён учёными и может содержать ключ к пониманию этой категории чёрных дыр».
Сама IGR J17091-3624 демонстрирует широкий спектр сложных кривых блеска, включая сильные вспышки, чередующиеся со спокойными интервалами. Они напоминают классы изменчивости, впервые определённые для уникальной системы чёрной дыры GRS 1915+105. По сравнению с ней, IGR J17091-3624 демонстрирует классы ν, ρ, α, λ, β и μ, а также спокойные периоды, напоминающие класс χ, но при уровне счётчика в 10–50 раз ниже, чем наблюдалось в GRS 1915+105. Так называемые «сердцебиения» класса ρ происходят с частотой от нескольких секунд до примерно 100 секунд, очерчивая петлю на диаграмме «жёсткость-интенсивность». В то время как GRS 1915+105 проходит эту петлю по часовой стрелке, IGR J17091-3624 делает это в противоположном направлении.
Чтобы объяснить необычайно высокую степень поляризации, учёные протестировали различные модели. Одна из них предполагала, что «ветер» материи поднимается из диска аккреции и выбрасывается из системы. Если рентгеновские лучи из короны будут рассеиваться на этом уходящем материале, это может объяснить измерения поляризации. «Эти ветры — одна из наиболее критичных недостающих частей для понимания роста всех типов чёрных дыр», — отметил Максима Парра из Университета Эхиме в Японии.
Другая модель рассматривала плазму в короне, устремляющуюся наружу со скоростью до 20 процентов скорости света, или около 124 миллионов миль в час. Такое релятивистское движение могло бы усилить наблюдаемую поляризацию.
Оба сценария успешно воспроизвели измерения без необходимости точного вида с ребра. Команда планирует продолжить моделирование и дальнейшие наблюдения, чтобы уточнить своё понимание поляризации в системах чёрных дыр.
Источник: NASA, Astronomie
Эта статья была сгенерирована с помощью ИИ и отредактирована. В соответствии с Разделом 107 Закона об авторском праве 1976 года, этот материал используется в целях новостного освещения. Добросовестное использование — это использование, разрешённое статутом об авторском праве, которое в противном случае могло бы нарушать закон.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Sayan Sen
