|
Изображение быстро вращающейся черной дыры
|
|
|
|
Миссия рентгеновской визуализации и спектроскопии (XRISM), совместная миссия Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и НАСА, стартовала 7 сентября 2023 года. Его усовершенствованные фильтры и спектрометры для получения изображений были разработаны для изучения черных дыр и нейтронных звезд и обнаружения горячей плазмы в межгалактической среде. Наряду с рентгеновским многозеркальным аппаратом Европейского космического агентства (ЕКА) "Ньютон" (XMM-Newton) и массивом ядерных спектроскопических телескопов НАСА (NuSTAR), XRISM обеспечил самый четкий в истории рентгеновский спектр легендарного MCG–6-30-15.
|
|
|
|
Расположенная в 120,7 миллионах световых лет от Земли, эта Сейфертовская галактика 1-го типа известна своим изменчивым рентгеновским спектром и центральной сверхмассивной черной дырой (SMBH), масса которой оценивается примерно в 2 миллиона солнечных масс. Исследовательской группе, возглавляемой Лаурой Бреннеман из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), удалось выделить широкую линию излучения железа и связанное с ней "отражение", которые указывают на быстро вращающийся SMBH. Благодаря непревзойденному спектральному разрешению XRISM команда смогла изучить ближайшее окружение черной дыры (включая аккреционный диск, который простирается близко к горизонту событий).
|
|
|
|
В течение некоторого времени астрономы подозревали, что большая часть рентгеновского излучения, исходящего от этой галактики, исходит от вещества, находящегося очень близко к центру галактики. Однако предыдущим рентгеновским телескопам не хватало разрешения для разделения различных линий излучения и поглощения в этом диапазоне энергий, что не позволяло им исследовать эту теорию. В областях, расположенных близко к горизонту событий SMBH, гравитация радикально изменяет кривизну пространства-времени (в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна), что затрудняет отделение световых сигналов, исходящих вблизи горизонта событий, от более удаленных газовых облаков.
|
|
|
|
|
|
|
Объединив данные сверхвысокого разрешения, полученные с помощью рентгеновского прибора XRISM "Resolve", с широкополосной мощностью XMM-Newton и NuSTAR, команда получила данные, которые позволили им разделить линии излучения и поглощения от этих двух источников. Как объяснил Бреннеман в пресс-релизе CfA: "Астрофизические черные дыры обладают только двумя свойствами: массой и спином. Мы можем оценить их массы несколькими различными способами, но измерить их спины гораздо сложнее и требует сбора данных о газе, который вращается вокруг черной дыры непосредственно за горизонтом событий. Для сверхмассивных черных дыр в активных ядрах галактик это лучше всего достигается путем получения рентгеновских спектров с высоким соотношением сигнал/шум и спектральным разрешением."
|
|
|
|
Исследование, недавно опубликованное в Astrophysical Journal, подтвердило наличие искривленной линии излучения железа в рентгеновском спектре. Это стало первым свидетельством того, что вещество движется по орбите вблизи горизонта событий со скоростью, близкой к скорости света, а не переносится ветрами между Землей и галактикой. Исследователи предполагают, что эта область отражает рентгеновские лучи примерно в 50 раз сильнее, чем более удаленные газовые облака. Сопутствующее исследование, проведенное соавтором Дэниелом Р. Уилкинс из Университета штата Огайо, недавно опубликовавший статью в Astrophysical Journal, опирается на эти результаты, анализируя спектры в разное время наблюдения.
|
|
|
|
По словам Бреннермана, эти результаты показывают, как астрономы могут использовать рентгеновский анализ для подтверждения и уточнения предыдущих измерений скорости вращения черных дыр, полученных на основе рентгеновских спектров с более низким разрешением. Их исследование также позволило получить важные данные о короне SMBH, области с температурой в миллиард градусов, которая простирается над аккреционным диском и под ним. Эта область отвечает за производство большей части рентгеновского излучения SMBH и долгое время была загадкой для астрофизиков.
|
|
|
|
Их исследование также выявило по меньшей мере пять четко выраженных зон ветра, создаваемого и приводимого в движение аккрецией к черной дыре. Бреннерман сказал: "Мы хотим вернуться назад и посмотреть на все источники, для которых у нас есть спектры с более низким разрешением, и понаблюдать за ними с помощью рентгеновского излучения, и сказать: "Хорошо, теперь, когда мы уверены, что можем выделить узкие и широкие особенности, насколько точными были наши предыдущие измерения спина?'
|
|
|
|
"Понимание этих ветров в дополнение к вращению черной дыры важно, потому что они могут рассказать нам о том, как галактики растут и эволюционируют, либо в основном за счет сбора газа, либо за счет слияния с другими галактиками и черными дырами. Таким образом, точное измерение этих двух величин дает нам целостное представление о симбиотических отношениях между сверхмассивными черными дырами и галактиками-хозяевами".
|
|
|
|
Источник
|
