Рентгеновское излучение струй черных дыр неожиданно меняется, что бросает вызов ведущей модели ускорения частиц
Лишь относительно недавно исследователи обнаружили, что джеты черных дыр излучают рентгеновское излучение, и то, как джеты ускоряют частицы до этого высокоэнергетического состояния, до сих пор остается загадкой. Удивительные новые открытия в Nature Astronomy, по-видимому, исключают одну ведущую теорию, открывая дверь для переосмысления того, как работает ускорение частиц в джетах — и, возможно, в других местах во Вселенной.
Одна из ведущих моделей того, как струи генерируют рентгеновское излучение, предполагает, что рентгеновское излучение струй останется стабильным в течение длительного времени (миллионы лет). Однако новая статья обнаружила, что рентгеновское излучение статистически значимого количества джетов менялось всего за несколько лет.
«Одна из причин, по которой мы в восторге от этой изменчивости, заключается в том, что существуют две основные модели образования рентгеновского излучения в этих струях, и они совершенно разные», — объясняет ведущий автор Эйлин Мейер, астроном из Университета Мэриленда, округ Балтимор. «Одна модель использует электроны с очень низкой энергией, а другая — электроны с очень высокой энергией. И одна из этих моделей совершенно несовместима с любым типом изменчивости».
Для исследования авторы проанализировали архивные данные рентгеновской обсерватории Чандра, самой доступной рентгеновской обсерватории с самым высоким разрешением. Исследовательская группа изучила почти все струи черных дыр, за которыми Чандра проводила наблюдения и обнаружила 155 уникальных областей в 53 струях.
Обнаружение относительно частой изменчивости в таких коротких временных масштабах «является революционным в контексте этих джетов, потому что этого никто не ждал», — говорит Мейер.
В дополнение к предположению о стабильности рентгеновского излучения во времени, простейшая теория того, как джеты генерируют рентгеновское излучение, предполагает, что ускорение частиц происходит в центре галактики в «двигателе» черной дыры, который приводит в движение джет. Однако новое исследование обнаружило быстрые изменения в рентгеновском излучении по всей длине джетов. Это говорит о том, что ускорение частиц происходит на всем протяжении джета, на огромных расстояниях от источника джета в черной дыре.
«Есть теории о том, как это могло бы работать, но многое из того, с чем мы работали, теперь явно несовместимо с нашими наблюдениями», — говорит Мейер.
Интересно, что результаты также намекают на то, что струи, расположенные ближе к Земле, имеют большую изменчивость, чем те, которые расположены намного дальше. Мейер надеется, что старые джеты будут иметь меньшую изменчивость. Раньше Вселенная была меньше, а окружающее излучение больше, что, по мнению исследователей, могло привести к большей стабильности рентгеновских лучей в джетах.
Несмотря на выдающееся разрешение изображений Chandra, набор данных вызвал серьезные проблемы. Чандра наблюдала за некоторыми очагами изменчивости всего с небольшим количеством рентгеновских фотонов. И изменчивость рентгеновского излучения в данной струе обычно составляла десятки процентов или около того. Чтобы избежать непреднамеренного учета случайности как реальной изменчивости, Мейер сотрудничал со статистиками из Университета Торонто и Имперского колледжа Лондона.
Анализ группы показывает, что от 30 до 100 процентов джетов в исследовании показали изменчивость в коротких временных масштабах. «Хотя мы хотели бы улучшить ограничения, — говорит она, — изменчивость явно не равна нулю».
Новые результаты вскрывают существенные бреши в одной из основных теорий образования рентгеновского излучения в струях черных дыр, и Мейер надеется, что статья вдохновит на дальнейшую работу. «Надеюсь, это станет настоящим призывом к теоретикам, — говорит она, — в основном взглянуть на этот результат и разработать модели струй, которые согласуются с тем, что мы находим».
Выложил дубликат. Виновник:
Вину понял и полностью признал. Сейчас пишет чистосердечное. Лапа лицо.