Учёные разгадали тайну рентгеновского излучения в струях чёрных дыр⁠⁠

Ученые сделали открытие в области астрофизики, изучая один из самых ярких объектов ночного неба — блазар BL Lacertae.

Этот космический монстр представляет собой сверхмассивную черную дыру, которая выбрасывает в космос огромные струи энергии со скоростью, близкой к скорости света.

Особенность этого объекта заключается в том, что его струя направлена прямо на Землю, позволяя нам уникальным образом наблюдать за процессами, происходящими вблизи черной дыры.

Откройте для себя Вселенную! Присоединяйтесь к нашему сообществу в Telegram и будьте в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

В ноябре 2023 года астрономы стали свидетелями беспрецедентного явления: степень поляризации видимого света достигла рекордных 47,5%, что является абсолютным максимумом за всю историю наблюдений за объектами такого типа.

Чтобы понять масштаб этого достижения, стоит отметить, что это самое высокое значение поляризации, когда-либо зарегистрированное для любого блазара.

Самым удивительным стало сравнение этой оптической поляризации с рентгеновским излучением.

Специальный космический телескоп IXPE показал, что рентгеновское излучение имеет гораздо более низкую поляризацию — менее 7,4%. Такой контраст оказался ключевым для решения давней загадки астрофизиков: как именно образуется рентгеновское излучение в этих космических струях. Оказалось, что оно возникает благодаря взаимодействию быстрых электронов с фотонами — процессу, известному как комптоновское рассеяние.

Это открытие не только проливает свет на физику чёрных дыр, но и раскрывает секреты поведения магнитных полей на огромных расстояниях. Ученые обнаружили, что магнитное поле в струе сохраняет свою структуру даже на расстоянии нескольких парсеков от чёрной дыры, что важно для понимания механизмов работы этих космических двигателей. Это исследование демонстрирует невероятную силу современной астрономии в изучении самых экстремальных объектов Вселенной и их свойств

Научный интерес к этому явлению был вызван тем, что существовало два конкурирующих объяснения происхождения рентгеновского излучения.

Первая теория предполагала участие протонов, вторая — электронов. Поляризация рентгеновского излучения должна была стать ключом к пониманию истинного механизма. Если бы излучение было сильно поляризовано, это указывало бы на роль протонов; слабая поляризация говорила бы об участии электронов.

Результаты наблюдений оказались однозначными: рентгеновское излучение оказалось гораздо менее поляризованным, чем оптический свет.

Ученые не смогли обнаружить сигнал сильной поляризации, установив верхний предел в 7,6%. Это доказало, что рентгеновские лучи генерируются именно в результате взаимодействия электронов с фотонами — процесса, известного как комптоновское рассеяние. При этом электроны движутся почти со скоростью света, что позволяет им эффективно преобразовывать инфракрасные фотоны в рентгеновские лучи.

Это открытие имеет фундаментальное значение для астрофизики.

Как отметил Энрико Коста, один из учёных, предложивших этот эксперимент НАСА 10 лет назад, «IXPE удалось разгадать ещё одну загадку чёрной дыры». Ученые планируют продолжить исследования других блазаров, поскольку эти объекты постоянно меняются и могут преподнести науке новые сюрпризы. Работа космического аппарата IXPE, запущенного в декабре 2021 года, подтверждает его важность для современной астрофизики, предоставляя уникальную возможность изучать поляризацию рентгеновского излучения, недоступную для измерений ранее.

Присоединяйся в наше сообщество в Telegram и будь в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Автор: Осипов Илья Александрович, лектор «Смоленского Планетария» имени Ю. А. Гагарина. (2022-2024)