IXPE НАСА детализирует формы структур в недавно обнаруженной черной дыре
На этой иллюстрации внизу слева показан космический аппарат NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), наблюдающий издалека недавно открытую двойную систему Swift J1727.8-1613. В центре находится черная дыра, окруженная аккреционным диском, показанным желтым и оранжевым, и горячей, смещающейся короной, показанной синим. Черная дыра откачивает газ из своей звезды-компаньона, которая видна позади черной дыры как красная сфера. Струи быстро движущихся, перегретых частиц вырываются из обоих полюсов черной дыры. Автор: Marie Novotná
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration, сокр. NASA (НАСА)) — независимое агентство федерального правительства США, находящееся в подчинении непосредственно президента США. Осуществляет гражданскую космическую программу страны, а также научные исследования воздушного и космического пространств и научно-технологические исследования в области авиации, воздухоплавания и космонавтики (по терминологии, принятой в США — астронавтики).
НАСА было создано в 1958 году после Национального консультативного комитета по воздухоплаванию, чтобы придать политике США по развитию космоса отчётливо гражданскую направленность с упором на мирное применение в космической науке. Википедия
Читайте также:Уникальный ПК, найденный случайно, выставлен на аукционСтарые суперкомпьютеры НАСА стали причиной задержки миссийНАСА надеется решить проблемы со связью «Вояджера-1»NASA обнаружило воду и углерод в образце астероида возрастом 4,5 миллиарда летАстронавт NASA ощутил тревожный «сбой в матрице», когда возвращался на Землю
Черная дыра звездной массы, часть двойной системы Swift J1727.8-1613, была обнаружена летом 2023 года во время необычного события осветления, которое на короткое время заставило ее затмить почти все другие рентгеновские источники. Это первый в своем роде объект, наблюдаемый IXPE, поскольку он проходит через начало, пик и завершение рентгеновской вспышки, подобной этой.
The Astrophysical Journal (с англ. — «Астрофизический Журнал», сокр. ApJ, Astrophys. J.) — научный журнал, издаваемый в США, в котором публикуются статьи по астрофизике и астрономии. Основан в 1895 году астрономами Джорджем Хейлом и Джеймсом Килером. Википедия
«Этот всплеск развивался невероятно быстро», — сказала астрофизик Александра Веледина, постоянный научный сотрудник Университета Турку, Финляндия. «С момента нашего первого обнаружения всплеска Swift J1727 потребовалось всего несколько дней, чтобы достичь пика. К тому времени IXPE и многочисленные другие телескопы и инструменты уже собирали данные. Было волнительно наблюдать всплеск вплоть до его возвращения к неактивности».
До конца 2023 года Swift J1727 недолгое время оставался ярче Крабовидной туманности, стандартной рентгеновской «свечи», используемой для обеспечения базовой линии для единиц рентгеновской яркости. Такие вспышки не являются чем-то необычным среди двойных звездных систем, но редко они происходят так ярко и так близко к дому — всего в 8800 световых годах от Земли. Двойная система была названа в честь миссии Swift Gamma-ray Burst Mission, которая первоначально обнаружила вспышку с помощью своего телескопа Burst Alert 24 августа 2023 года, что привело к открытию черной дыры.
Рентгеновские двойные системы обычно включают две близко расположенные звезды на разных стадиях жизненного цикла. Когда у старшей звезды заканчивается топливо, она взрывается сверхновой, оставляя после себя нейтронную звезду, белый карлик или черную дыру.
В случае Swift J1727 мощная гравитация образовавшейся черной дыры отделила материал от ее звезды-компаньона, нагрев материал до более чем 1,8 миллиона градусов по Фаренгейту и вызвав мощный выброс рентгеновских лучей. Эта материя образовала аккреционный диск и может включать в себя перегретую корону. На полюсах черной дыры материя также может выходить из двойной системы в виде релятивистских струй.
IXPE, который помог NASA и исследователям изучить все эти явления, специализируется на поляризации рентгеновского излучения — характеристике света, которая помогает картировать форму и структуру таких сверхмощных источников энергии, освещая их внутреннюю работу, даже если они слишком далеки для нашего непосредственного наблюдения.
«Поскольку сам свет не может избежать их гравитации, мы не можем видеть черные дыры», — сказала Веледина. «Мы можем только наблюдать за тем, что происходит вокруг них, и делать выводы о механизмах и процессах, которые там происходят. IXPE имеет решающее значение для этой работы».
Два исследования Swift J1727 на основе IXPE, проведенные Велединой и Адамом Ингрэмом, исследователем из Ньюкаслского университета в Ньюкасл-апон-Тайн, Англия, были сосредоточены на первых фазах вспышки. В течение короткого периода месяцев, когда источник стал исключительно ярким, корона была основным источником наблюдаемого рентгеновского излучения.
«IXPE задокументировал поляризацию рентгеновского излучения, распространяющегося вдоль предполагаемого направления струи черной дыры, следовательно, горячая плазма простирается в плоскости аккреционного диска», — сказала Веледина. «Подобные результаты были получены в устойчивой двойной черной дыре Cygnus X-1, поэтому это открытие помогает подтвердить, что геометрия одинакова среди короткоживущих эруптивных систем».
Команда далее отслеживала, как значения поляризации менялись во время пиковой вспышки Swift J1727. Эти выводы совпадали с результатами, полученными одновременно в ходе исследований других энергетических диапазонов электромагнитного излучения.
Третье и четвертое исследование, проведенное исследователями Йиржи Свободой и Якубом Подгорным, оба из Чешской академии наук в Праге, были сосредоточены на поляризации рентгеновского излучения во второй части вспышки Swift J1727 и его возвращении в высокоэнергетическое состояние несколько месяцев спустя. За предыдущие усилия Подгорного с использованием данных IXPE и моделирования черных дыр он недавно был награжден высшей национальной премией Чешской Республики за докторскую диссертацию в области естественных наук.
Данные поляризации показали, что геометрия короны существенно не изменилась между началом и концом вспышки, хотя система тем временем эволюционировала, и яркость рентгеновского излучения резко упала в более позднем энергетическом состоянии.
Результаты представляют собой значительный шаг вперед в нашем понимании изменяющихся форм и структур аккреционного диска, короны и связанных с ними структур в черных дырах в целом. Исследования также демонстрируют ценность IXPE как инструмента для определения того, как связаны все эти элементы системы, а также его потенциал для сотрудничества с другими обсерваториями для мониторинга внезапных, драматических изменений в космосе.
«Необходимы дальнейшие наблюдения за материей вблизи черных дыр в двойных системах, но успешная первая кампания по наблюдению Swift J1727.8–1613 в разных состояниях — это лучшее начало новой главы, которое мы только можем себе представить», — сказал Михал Довчак, соавтор серии статей и руководитель рабочей группы IXPE по черным дырам звездной массы, который также проводит исследования в Чешской академии наук.
Больше информации: Alexandra Veledina et al, Discovery of X-Ray Polarization from the Black Hole Transient Swift J1727.8−1613, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ad0781
Адам Ингрэм и др., Отслеживание рентгеновской поляризации транзиента черной дыры Swift J1727.8–1613 во время перехода состояния, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad3faf
J. Podgorný et al, Восстановление рентгеновской поляризации Swift J1727.8−1613 после мягко-жесткого спектрального перехода, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202450566
Йиржи Свобода и др., Резкое падение рентгеновской поляризации Swift J1727.8–1613 в мягком спектральном состоянии, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad402e
Источник: NASA
0 комментариев