|
Определение формы короны черной дыры
|
|
|
|
Новые результаты, полученные с использованием данных миссии НАСА IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), дают беспрецедентное представление о форме и природе структуры, важной для черных дыр, называемой короной. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Корона - это смещающаяся область плазмы, которая является частью потока вещества в черную дыру, о которой ученые имеют лишь теоретическое представление. Новые результаты впервые раскрывают форму короны и могут помочь ученым понять роль короны в питании и поддержании существования черных дыр.
|
|
|
|
Многие черные дыры, названные так потому, что даже свет не может преодолеть их титаническую гравитацию, окружены аккреционными дисками - загроможденными мусором водоворотами газа. У некоторых черных дыр также есть релятивистские струи — сверхмощные выбросы вещества, выбрасываемые в космос с высокой скоростью черными дырами, которые активно поглощают вещество в своем окружении.
|
|
|
|
Возможно, менее известно, что поглощающие черные дыры, подобно земному солнцу и другим звездам, также обладают перегретой короной. В то время как солнечная корона, которая является самой удаленной атмосферой звезды, нагревается примерно до 1,8 миллиона градусов по Фаренгейту, температура короны черной дыры оценивается в миллиарды градусов.
|
|
|
|
|
|
|
Астрофизики ранее идентифицировали короны среди черных дыр звездной массы - тех, что образуются в результате коллапса звезды, — и сверхмассивных черных дыр, таких как та, что находится в центре галактики Млечный Путь.
|
|
|
|
"Ученые давно размышляли о составе и геометрии короны", - сказала Линн Сааде, научный сотрудник Центра космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, и ведущий автор новых результатов. "Это сфера над и под черной дырой, или атмосфера, создаваемая аккреционным диском, или, возможно, плазма, расположенная у основания струй?"
|
|
|
|
Компания IXPE специализируется на поляризации рентгеновских лучей - характеристике света, которая помогает отображать форму и структуру даже самых мощных источников энергии, освещая их внутреннюю работу, даже если объекты слишком малы, ярки или находятся на большом расстоянии, чтобы их можно было увидеть непосредственно. Точно так же, как мы можем безопасно наблюдать солнечную корону во время полного солнечного затмения, IXPE предоставляет средства для четкого изучения геометрии аккреции черной дыры, или формы и структуры ее аккреционного диска и связанных с ним структур, включая корону.
|
|
|
|
"Поляризация рентгеновских лучей предоставляет новый способ изучения геометрии аккреции черных дыр", - сказал Сааде. "Если геометрия аккреции черных дыр одинакова независимо от массы, мы ожидаем, что то же самое относится и к их поляризационным свойствам".
|
|
|
|
IXPE продемонстрировал, что среди всех черных дыр, свойства короны которых можно было измерить непосредственно с помощью поляризации, было обнаружено, что корона вытянута в том же направлении, что и аккреционный диск, что впервые дало ключ к пониманию формы короны и четкое доказательство ее связи с аккреционным диском. Полученные результаты исключают возможность того, что корона имеет форму фонарного столба, нависающего над диском.
|
|
|
|
Исследовательская группа изучила данные наблюдений IXPE за 12 черными дырами, среди которых Лебедь X-1 и Лебедь X-3, двойные системы черных дыр звездной массы, расположенные на расстоянии около 7000 и 37 000 световых лет от Земли, соответственно, и LMC X-1 и LMC X-3, черные дыры звездной массы. дыры в Большом Магеллановом облаке находятся на расстоянии более 165 000 световых лет от нас.
|
|
|
|
IXPE также наблюдал ряд сверхмассивных черных дыр, в том числе в центре галактики Циркинус, удаленной от Земли на 13 миллионов световых лет, и в галактиках NGC 1068 и NGC 4151, удаленных от нас на 47 миллионов световых лет и почти на 62 миллиона световых лет, соответственно.
|
|
|
|
Черные дыры звездной массы обычно имеют массу, примерно в 10-30 раз превышающую массу земного Солнца, в то время как сверхмассивные черные дыры могут иметь массу, которая в миллионы-десятки миллиардов раз больше. Несмотря на эти огромные различия в масштабах, данные IXPE свидетельствуют о том, что оба типа черных дыр создают аккреционные диски сходной геометрии.
|
|
|
|
Это удивительно, сказал астрофизик из Marshall Филип Каарет, главный исследователь миссии IXPE, потому что способы питания этих двух видов совершенно разные.
|
|
|
|
"Черные дыры звездной массы отбирают массу у своих звезд-компаньонов, в то время как сверхмассивные черные дыры поглощают все вокруг себя", - сказал он. "Однако механизм аккреции функционирует во многом таким же образом".
|
|
|
|
По словам Сааде, это захватывающая перспектива, поскольку она предполагает, что исследования черных дыр звездной массы, которые обычно находятся гораздо ближе к Земле, чем их гораздо более массивные собратья, также могут помочь пролить новый свет на свойства сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
В дальнейшем команда надеется провести дополнительные исследования обоих типов.
|
|
|
|
Сааде ожидает, что рентгеновские исследования этих чудовищ позволят узнать гораздо больше.
|
|
|
|
"IXPE предоставил рентгеновской астрономии первую за долгое время возможность раскрыть основные процессы аккреции и открыть новые данные о черных дырах", - сказала она.
|
|
|
|
Источник
|
