Теперь мы знаем, почему джеты черных дыр излучают высокоэнергетическое излучение.

Увеличить / Струи вещества, выбрасываемые вокруг черных дыр, могут быть огромными.

Активные ядра галактик, питаемые содержащимися в них сверхмассивными черными дырами, являются самыми яркими объектами во Вселенной. Свет исходит от струй материала, которые выбрасываются почти со скоростью света из окружающей среды вокруг черной дыры. В большинстве случаев эти активные галактические ядра называют квазарами. Но в редких случаях, когда один из джетов направлен прямо на Землю, он называется блазаром и выглядит намного ярче.

Хотя общая схема того, как работает блазар, уже разработана, многие детали все еще плохо изучены, в том числе то, как быстро движущаяся материя генерирует так много света. Теперь исследователи преобразовали новую космическую обсерваторию под названием Исследователь поляризационных рентгеновских изображений (IXPE) к одному из самых ярких языков пламени в небе. В совокупности данные этого и других наблюдений показывают, что свет возникает, когда струи черных дыр сталкиваются с медленно движущимся веществом.

Самолеты и свет

IXPE специализируется на обнаружении поляризации фотонов высокой энергии — направления колебаний в электрическом поле света. Информация о поляризации может рассказать нам кое-что о процессах, создавших фотоны. Например, фотоны, возникающие в неупорядоченной среде, будут иметь по существу случайные поляризации, в то время как более упорядоченная среда имеет тенденцию производить фотоны с ограниченным диапазоном поляризаций. Свет, проходящий через материалы или магнитные поля, также может изменить свою поляризацию.

Было показано, что это полезно при изучении блазаров. Фотоны высокой энергии, которые излучают эти объекты, генерируются заряженными частицами в струях. Когда эти объекты меняют траекторию или замедляются, им приходится отдавать энергию в виде фотонов. Поскольку они движутся со скоростью, близкой к скорости света, им нужно отдать много энергии, что позволяет блазарам излучать во всем спектре от радиоволн до гамма-лучей — некоторые из последних остаются на этих энергиях, несмотря на миллиарды лет красного смещения. .

READ  Европейские космические корабли сближаются с Соединенными Штатами, чтобы летать на ракетах SpaceX

Итак, возникает вопрос, что заставляет эти частицы замедляться. Есть две ведущие идеи. Одним из таких факторов является турбулентность окружающей среды в самолетах с хаотическими скоплениями материала и магнитных полей. Это заставляет частицы замедляться, а хаотическая среда будет означать, что поляризация станет в значительной степени случайной.

Альтернативная идея включает ударную волну, когда материал из струй сталкивается с медленно движущимся материалом, замедляя его. Это относительно упорядоченный процесс, производящий относительно ограниченную по полосе поляризацию, которая становится более выраженной при более высоких энергиях.

Введите IXPE

Новый набор наблюдений представляет собой скоординированную кампанию по регистрации Blazar Markarian 501 с использованием различных телескопов, которые фиксируют поляризацию на более длинных волнах, при этом IXPE обрабатывает фотоны с самой высокой энергией. Кроме того, исследователи провели поиск в архивах нескольких обсерваторий более ранних наблюдений Маркаряна 501, что позволило им определить, была ли поляризация стабильной с течением времени.

В общем, по всему спектру от радиоволн до гамма-лучей измеренные поляризации находились в пределах нескольких градусов друг от друга. Он также был стабильным с течением времени, и его выравнивание увеличивалось при более высоких энергиях фотонов.

Все еще есть небольшая разница в поляризации, что указывает на относительно небольшое возмущение в месте столкновения, что на самом деле не является неожиданностью. Но она гораздо менее турбулентна, чем можно было бы ожидать от турбулентной материи со сложными магнитными полями.

Хотя эти результаты позволяют лучше понять, как черные дыры излучают свет, этот процесс в конечном счете зависит от образования струй, возникающих вблизи черной дыры. Как формируются эти струи, до сих пор толком не понятно, поэтому у людей, изучающих астрофизику черных дыр, все еще есть причины вернуться к работе после выходных.

READ  The American philosopher says, “Virtual reality is real reality,” so virtual reality embraced it

природа2022. ДОИ: 10.1038/с41586-022-05338-0 (О DOI).

Olga Dmitrieva

Любитель алкоголя. Возмутитель спокойствия. Интроверт. Студент. Любитель социальных сетей. Веб-ниндзя. Поклонник Бэкона. Читатель

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Наверх