Нова космическа обсерватория помага за разрешаването на мистерия, включваща огромни черни дупки


От Уил Дънам

ВАШИНГТОН (Ройтерс) – Повечето галактики са изградени около огромни черни дупки. Въпреки че много от тях са сравнително послушни, като този в центъра на нашия Млечен път, някои са жестоки – поглъщат околния материал и отприщват огромни и светкавично ярки струи от високоенергийни частици далеч в космоса.

Използвайки данни от наскоро разгърнатата орбитална обсерватория Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), изследователите в сряда предложиха обяснение за това как тези струи стават толкова светещи: субатомни частици, наречени електрони, се зареждат от ударни вълни, движещи се със свръхзвукова скорост далеч от черната дупка .

Изследователите са изследвали екзотичен обект, наречен блазар, в центъра на голяма елиптична галактика, наречена Markarian 501, разположена на около 460 милиона светлинни години от Земята по посока на съзвездието Херкулес. Една светлинна година е разстоянието, което светлината изминава за една година, 5,9 трилиона мили (9,5 трилиона км).

Блазарите са подгрупа от обекти, наречени квазари, които се захранват от свръхмасивни черни дупки, захранващи се с газ и друг материал в центъра на галактиките и изпращащи две струи частици в противоположни посоки в космоса. Blazars са ориентирани така, че един от двата им самолета от нашата гледна точка на Земята се насочва директно към нас.

„Блазарите са най-постоянно ярките обекти в наблюдаваната вселена. Те са най-енергийните. Те имат най-големите, най-страшните черни дупки. Всичко, което се случва около тях, е толкова завладяващо“, каза астрономът Янис Лиодакис от Финландския център по астрономия към ESO , водещ автор на изследването, публикувано в списание Nature.

Учените отдавна се опитват да разберат как струите, изстреляни от блазари, стават толкова светещи и поведението на частиците в тях. Струите от този блазар се простират на разстояние от около милион светлинни години.

IXPE, стартиран миналия декември като сътрудничество между американската космическа агенция НАСА и италианската космическа агенция, измерва яркостта и поляризацията – свойство на светлината, включващо ориентацията на електромагнитните вълни – на рентгенова светлина от космически източници. Различни явления, като ударни вълни или турбулентност, представят поляризационни “подписи”.

Изследователите откриха доказателства, че частиците в струята се зареждат с енергия, когато се ударят с ударна вълна, разпространяваща се навън вътре в потока, и излъчват рентгенови лъчи, докато се ускоряват. Ударна вълна се получава, когато нещо се движи по-бързо от скоростта на звука през среда като въздух – както прави свръхзвукова струя, докато лети през земната атмосфера – или област с частици и магнитни полета, наречена плазма, както в този случай.

„Светлината, която виждаме от струите, идва от електрони“, каза астрофизикът от Бостънския университет и съавтор на изследването Алън Маршер. „Рентгеновите лъчи от типа, който наблюдаваме в Markarian 501, могат да идват само от изключително високоенергийни електрони.“

Движещата сила зад тази драма е черна дупка, изключително плътен обект с толкова мощна гравитация, че дори светлината не може да избяга. Свръхмасивната черна дупка в центъра на Маркарян 501 има маса някъде около милиард пъти по-голяма от масата на нашето слънце. Това е около 200 пъти по-голямо от масата на Стрелец A*, свръхмасивната черна дупка на Млечния път.

„Черните дупки са уникални лаборатории за изучаване на фундаментална физика в екстремни условия, които не можем да възпроизведем на Земята“, каза Лиодакис.

“Въпреки това, преди да можем да ги използваме като такива, трябва да разберем всички физически процеси, които се случват. В продължение на много години наблюдавахме високоенергийна светлина от тези източници и имахме няколко теории как частиците, които излъчват тази светлина, биха били Възможностите за поляризация на рентгеновите лъчи на IXPE ни позволиха за първи път директно да тестваме нашите теории”, каза Лиодакис.

(Репортаж от Уил Дънам; Редактиране от Розалба О’Брайън)