Изначальные открытия, сделанные благодаря данным миссии NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), предоставили учёным уникальную возможность глубже понять структуру и особенности корон чёрных дыр. Эти выводы были опубликованы в The Astrophysical Journal.
Корона представляет собой область горячей плазмы, составляющую часть материи, которая аккрецирует вокруг чёрной дыры. Новые открытия впервые показали форму короны, что может лучше объяснить её значимость в процессе питания чёрной дыры.
Чёрные дыры зачастую опоясаны аккреционными дисками — плотными скоплениями газа и пыли, вращающимися вокруг них. Нередко они также обладают релятивистскими струями, выбрасываемыми на больших скоростях, возникающими в процессе активного поглощения материи из окружения чёрной дырой.
Чёрные дыры, как и звёзды, имеют короны, представляющие собой области плазмы, окутывающие их. Температура короны чёрных дыр достигает миллиардов градусов, что значительно превышает температуру короны нашего Солнца, составляющую примерно 1,8 миллиона градусов по Фаренгейту.
Ранее астрофизики идентифицировали короны вокруг чёрных дыр звёздной массы и сверхмассивных чёрных дыр, в том числе и той, что находится в центре галактики Млечный Путь.
«Долгое время учёные пытались разгадать, из чего состоит корона и каково её расположение. Она может быть сферой над и под чёрной дырой, атмосферой, возникшей от аккреционного диска, или же плазмой у основания джетов», — утверждает Линн Сааде, исследователь из Космического центра Маршалла в Хантсвилле (Алабама) и ведущий автор наработок.
Специализация миссии IXPE — рентгеновская поляризация, характеристика света, позволяющая проанализировать форму и структуру даже самых мощных источников энергии, что помогает изучать их механизмы, независимо от размеров, яркости или удалённости объектов. Так же, как во время полного солнечного затмения можно наблюдать солнечную корону, IXPE обеспечивает возможности для исследования геометрии аккреции чёрной дыры, аккреционного диска и связанных с ним структур, включая корону.
«Рентгеновская поляризация открывает новый путь для изучения геометрии аккреции чёрных дыр. Если геометрия аккреции одинакова для всех видов черных дыр, это будет справедливо и для их поляризационных характеристик», — добавляет Сааде.
IXPE продемонстрировал, что, среди всех изученных чёрных дыр, корональные свойства которых измерялись посредством поляризации, корона оказалась вытянутой в том же направлении, что и аккреционный диск. Это впервые дало возможность понять форму короны и её связь с аккреционным диском.
Научная команда исследовала данные IXPE, включающие наблюдения за 12 чёрными дырами, среди которых Cygnus X-1 и Cygnus X-3, звёзды массового типа в системе двойных чёрных дыр, находящиеся на расстоянии около 7000 и 37000 световых лет от Земли соответственно, а также LMC X-1 и LMC X-3 — звёздные чёрные дыры в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии более 165000 световых лет.
Кроме того, IXPE обнаружил несколько сверхмассивных чёрных дыр, включая ту, что расположена в центре галактики Циркуль (ESO 097-13) в 13 миллионах световых лет от Земли, а также в галактиках NGC 1068 и NGC 4151, удалённых на 47 и почти 62 миллионов световых лет соответственно.
Чёрные дыры звёздной массы обычно имеют массу от 10 до 30 раз больше массы Солнца, тогда как сверхмассивные чёрные дыры могут быть тяжелее в миллионы или даже десятки миллиардов раз. Несмотря на такие значительные различия в размерах, данные IXPE свидетельствуют, что оба типа чёрных дыр создают аккреционные диски схожей конфигурации.
По словам Сааде, это интересные результаты, поскольку они позволяют предположить, что исследования звёздных чёрных дыр, которые обычно расположены ближе к Земле, могут пролить новый свет на свойства сверхмассивных чёрных дыр.
В дальнейшем команда намерена продолжить исследования обеих категорий чёрных дыр. Учёные также рассчитывают, что новые данные миссии IXPE помогут понять процессы формирования и эволюции чёрных дыр.
Источник: iXBT
