|
Черные дыры бросают вызов существующим теориям
|
|
|
|
Международная команда астрономов, использующих аппарат NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), подвергла сомнению наше понимание того, что происходит с материей в непосредственной близости от черной дыры. С помощью IXPE астрономы могут изучать поступающие рентгеновские лучи и измерять поляризацию - свойство света, которое описывает направление его электрического поля.
|
|
|
|
Степень поляризации является показателем того, насколько эти колебания согласованы друг с другом. Ученые могут использовать степень поляризации черной дыры для определения местоположения короны — области чрезвычайно горячей, намагниченной плазмы, которая окружает черную дыру, — и того, как она генерирует рентгеновские лучи.
|
|
|
|
В апреле астрономы с помощью IXPE измерили степень поляризации черной дыры IGR J17091-3624 в 9,1%, что намного выше, чем они ожидали, основываясь на теоретических моделях.
|
|
|
|
"Черная дыра IGR J17091-3624 - это необычный источник, который то тускнеет, то становится ярче с частотой биения сердца, и IXPE НАСА позволил нам измерить этот уникальный источник совершенно по-новому", - сказала Мелисса Юинг (Melissa Ewing) из Университета Ньюкасла в Ньюкасл-апон-Тайне, Англия, и возглавила исследование. автор исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества.
|
|
|
|
|
|
|
В рентгеновских двойных системах чрезвычайно плотный объект, такой как черная дыра, притягивает вещество из близлежащего источника, чаще всего из соседней звезды. Это вещество может начать вращаться, сплющиваясь во вращающуюся структуру, известную как аккреционный диск.
|
|
|
|
Корона, которая находится во внутренней области этого аккреционного диска, может достигать экстремальных температур до 1,8 миллиарда градусов по Фаренгейту и излучать очень яркие рентгеновские лучи. Эти сверхгорячие короны ответственны за некоторые из самых ярких источников рентгеновского излучения на небе.
|
|
|
|
Несмотря на яркость короны в IGR J17091-3624, находящейся на расстоянии около 28 000 световых лет от Земли, она остается слишком маленькой и удаленной, чтобы астрономы могли получить ее изображение.
|
|
|
|
"Как правило, высокая степень поляризации соответствует очень четкому обзору короны. Для достижения такого измерения корона должна была иметь идеальную форму и наблюдаться под правильным углом", - сказал Джорджио Матт, профессор Университета Рома-Тре в Италии и соавтор этой статьи. "Характер затемнения еще предстоит объяснить ученым, и он может дать ключ к пониманию этой категории черных дыр".
|
|
|
|
Звездный спутник этой черной дыры недостаточно ярок, чтобы астрономы могли непосредственно оценить угол обзора системы, но необычные изменения яркости, наблюдаемые IXPE, позволяют предположить, что край аккреционного диска был обращен непосредственно к Земле.
|
|
|
|
Исследователи исследовали различные варианты объяснения высокой степени поляризации.
|
|
|
|
В одну из моделей астрономы включили "ветер" из вещества, поднятого аккреционным диском и унесенного прочь от системы, - редкое явление. Если бы рентгеновские лучи короны встретились с этим веществом на своем пути к IXPE, произошло бы комптоновское рассеяние, что привело бы к этим измерениям.
|
|
|
|
"Эти ветры являются одним из наиболее важных недостающих элементов для понимания роста всех типов черных дыр", - сказал Максим Парра, который руководил наблюдениями и работает над этой темой в Университете Эхимэ в Мацуяме, Япония. "Астрономы могли бы ожидать, что будущие наблюдения приведут к еще более удивительным измерениям степени поляризации".
|
|
|
|
Другая модель предполагала, что плазма в короне может излучаться очень быстро. Если бы плазма распространялась со скоростью, составляющей 20% от скорости света, или примерно 124 миллиона миль в час, релятивистские эффекты могли бы усилить наблюдаемую поляризацию.
|
|
|
|
В обоих случаях моделирование могло бы воссоздать наблюдаемую поляризацию без какого-либо конкретного обзора. Исследователи продолжат моделирование и проверку своих прогнозов, чтобы лучше понять высокую степень поляризации для будущих исследований.
|
|
|
|
Источник
|
