МАДРИД, 14 (EUROPA PRESS)
Наблюдения, проведенные с помощью рентгеновского поляриметрического телескопа НАСА (IXPE), поставили под сомнение наше понимание того, что происходит с материей вблизи черной дыры.
С помощью этой космической обсерватории астрономы смогут изучать падающее рентгеновское излучение и измерять поляризацию — свойство света, которое описывает направление его электрического поля.
Степень поляризации измеряет выравнивание этих колебаний относительно друг друга. Учёные могут использовать степень поляризации чёрной дыры, чтобы определить расположение её короны (области чрезвычайно горячей намагниченной плазмы, окружающей чёрную дыру) и то, как она генерирует рентгеновское излучение.
В апреле астрономы использовали IXPE для измерения степени поляризации в 9,1% в черной дыре IGR J17091-3624, что намного больше, чем ожидалось на основе теоретических моделей.
«Черная дыра IGR J17091-3624 — это необычный источник, яркость которого меняется с интенсивностью сердцебиения, и телескоп IXPE от NASA позволил нам измерить этот уникальный источник совершенно новым способом», — заявила Мелисса Юинг из Ньюкаслского университета и ведущий автор исследования, опубликованного в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
В рентгеновских двойных системах чрезвычайно плотный объект, например, чёрная дыра, притягивает вещество из близлежащего источника, обычно соседней звезды. Это вещество может начать вращаться, сплющиваясь в закрученную структуру, известную как аккреционный диск.
Корона, расположенная во внутренней области этого аккреционного диска, может достигать экстремальных температур — до 1 миллиарда градусов Цельсия — и испускать очень яркое рентгеновское излучение. Эти сверхгорячие короны ответственны за некоторые из самых ярких источников рентгеновского излучения на небе.
Несмотря на яркость короны IGR J17091-3624, расположенной на расстоянии около 28 000 световых лет от Земли, она все еще слишком мала и далека, чтобы астрономы могли ее сфотографировать.
«Обычно высокая степень поляризации соответствует виду короны с ребра. Для такого измерения корона должна иметь идеальную форму и наблюдаться под точным углом», — заявил Джорджио Мэтт, профессор Университета Рома Тре в Италии и соавтор данной статьи. «Учёные пока не смогли объяснить этот характер затемнения, но он может стать ключом к пониманию этой категории чёрных дыр».
Звезда-компаньон этой черной дыры недостаточно ярка, чтобы астрономы могли напрямую оценить угол обзора системы, но необычные изменения яркости, наблюдаемые IXPE, позволяют предположить, что край аккреционного диска был обращен прямо к Земле.
Исследователи изучили различные способы объяснения высокой степени поляризации.
ВЕТЕР МАТЕРИИ
В одной из моделей астрономы включили «ветер» из вещества, вытягиваемого из аккреционного диска и выбрасываемого за пределы системы, что является редким явлением. Если бы корональное рентгеновское излучение встречалось с этим веществом на пути к IXPE, произошло бы комптоновское рассеяние, что и привело бы к получению этих данных.
«Эти ветры — один из ключевых недостающих фрагментов для понимания роста всех типов чёрных дыр», — сказал Максим Парра, руководивший наблюдениями и работами по этой теме в Университете Эхимэ в Мацуяме, Япония. «Астрономы могут ожидать, что будущие наблюдения дадут ещё более удивительные результаты измерения степени поляризации».
Другая модель предполагала, что плазма в короне может иметь очень быстрый отток. Если бы плазма вытекала наружу со скоростью до 20% скорости света, или примерно 200 миллионов километров в час, релятивистские эффекты могли бы усилить наблюдаемую поляризацию.
В обоих случаях моделирование позволило воссоздать наблюдаемую поляризацию без специфического краевого обзора. Исследователи продолжат моделирование и проверку своих прогнозов, чтобы лучше понять высокую степень поляризации для будущих исследований.