NASA раскрыла тайну рентгеновского излучения сверхмассивной черной дыры - New-Science.ru
09 мая 2025, 00:00
Сверхмассивная черная дыра, блазар BL Lacertae, благодаря новому международному исследованию с помощью рентгеновского поляриметрического аппарата NASA (IXPE) наконец-то показала, как эти космические объекты генерируют рентгеновское излучение.
У блазара BL Lacertae джеты направлены прямо на Землю, извергаясь из сверхмассивной черной дыры, окруженной ярким гало, что создает оптимальные условия для научного изучения его рентгеновского излучения. Новое исследование, включающее детальный анализ поляризации, подтверждает, что взаимодействие электронов и фотонов является причиной этих рентгеновских выбросов.
Блазар BL Lacertae
Яркий аккреционный диск окружает сверхмассивную черную дыру, а клубящаяся масса вещества движется по спирали к горизонту событий небесного объекта. В то время как аккреция втягивает материю внутрь, она также выбрасывает потоки электронов наружу почти со скоростью света, окруженные спиральными магнитными полями.
Чтобы проследить за этим сложным процессом и понять, как блазар BL Lacertae генерирует рентгеновское излучение, исследователи объединили наблюдения IXPE с данными других радио- и оптических телескопов.
После открытия в 1929 году астрономы сначала приняли BL Lacertae за переменную звезду. Десятилетия наблюдений привели к тому, что ученые идентифицировали ее как один из первых известных блазаров — ядро галактики, выбрасывающее струю ионизированной материи почти со скоростью света, термин, введенный в 1978 году.
Проверка гипотез происхождения рентгеновских лучей
До этого исследования астрофизики обсуждали два конкурирующих объяснения того, как черные дыры генерируют рентгеновское излучение. Согласно одной из теорий, за это отвечают протоны, взаимодействующие с фотонами струи или магнитными полями. Другая предполагала, что рентгеновские лучи возникают в результате электронно-фотонных взаимодействий.
Приступая к работе над проектом, ученые знали, что измерение поляризации рентгеновских лучей позволит определить, какая из гипотез верна. Большая поляризация указывала на протонную модель, а меньшая — на электронную. Только IXPE обладал достаточной точностью для проведения таких измерений, которые проводились в течение семи дней в конце ноября 2023 года.
"
Это была одна из самых больших загадок, связанных с джетами сверхмассивных черных дыр", — говорит ведущий автор исследования Иван Агудо, астроном из Института астрофизики Андалусии — CSIC в Испании. "
И IXPE, с помощью ряда вспомогательных наземных телескопов, наконец-то предоставил нам инструменты для решения этой проблемы".
Электронное доказательство
Проанализировав данные IXPE, ученые подтвердили электронную гипотезу с помощью доказательств Комптоновского рассеяния. Эффект Комптона возникает, когда фотоны получают или теряют энергию при взаимодействии с частицами, как правило, электронами. Электроны в струях BL Lacertae обладали достаточной энергией, чтобы рассеивать инфракрасные фотоны в рентгеновском диапазоне.
Во время этого периода наблюдений BL Lacertae достигла высокой оптической поляризации в 47,5 %, в то время как в рентгеновских лучах поляризация составила менее 7,6 %. Это расхождение указывает на то, что электроны, благодаря эффекту Комптона, взаимодействовали с фотонами, генерируя рентгеновское излучение.
"
Это не только самый поляризованный BL Lac за последние 30 лет, это самый поляризованный блазар из когда-либо наблюдавшихся!" — сказал соавтор исследования Иоаннис Лиодакис, астрофизик из Института астрофизики — FORTH в Греции.
IXPE продолжает наблюдение
Запущенный в 2021 году IXPE - это совместная работа NASA и десятка других стран. Миссии по изучению рентгеновской поляризации в черных дырах, квазарах, пульсарах и других космических объектах осталось чуть больше полутора лет запланированной работы.
"
IXPE удалось разгадать еще одну загадку черных дыр", — говорит Энрико Коста, астрофизик из Института астрофизики и планетологии при Национальном институте астрофизики в Риме. "
Поляризованное рентгеновское зрение IXPE позволило решить несколько давних загадок, и эта — одна из самых важных. В некоторых других случаях результаты IXPE бросили вызов устоявшимся мнениям и открыли новые загадки, но именно так работает наука, и, несомненно, IXPE занимается очень хорошей наукой".
"
Мы хотим попытаться найти как можно больше таких объектов", — говорит Элерт. "
Блазары очень сильно меняются со временем и полны сюрпризов".
Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ru