Используя телескоп IBIS на спутнике INTEGRAL Европейского космического агентства, исследователи сообщили о первых измерениях поляризации от двойной системы черной дыры, которая включает в себя черную дыру и нормальную звезду, вращающуюся вокруг общего центра масс.
Новые наблюдения показывают, что хаотическая область пронизана магнитными полями, и представляют первый раз, когда магнитные поля были идентифицированы так близко к черной дыре. Наиболее важно, что Integral показывает, что они являются высокоструктурированными магнитными полями, которые образуют выходной туннель для горячей материи, которая в противном случае погрузилась бы в черную дыру в течение миллисекунд.
Филипп Лоран - научный сотрудник Института исследований фундаментальных законов Вселенной (IRFU) CEA во Франции. Он является ведущим автором на бумаге, которая появляется сегодня вНаука Экспресс.
Лоран и его коллеги обнаружили поляризованные фотоны гамма-излучения, исходящие от Cygnus X-1 (19час 58м 21.6756s + 35 ° 12 ′ 05,775 ″), хорошо известная рентгеновская двойная система черной дыры в созвездии Лебедя. Они предполагают, что поляризованное излучение исходит от струи релятивистских частиц в непосредственной близости от черной дыры.
Приведенный выше график относится к результатам команды: «в то время как фотоны с низкой энергией кажутся не поляризованными (линия вставки слева просто плоская), фотоны с более высокой энергией сильно поляризованы (линия справа справа кажется синусоидальной ), и, следовательно, должны относиться к самолету », - написал Лоран в электронном письме.
Авторы раскрывают более подробно в статье: «Спектральное моделирование данных выявляет два механизма излучения: данные с энергией 250-400 кэВ согласуются с излучением, в котором преобладает комптоновское рассеяние на тепловых электронах, и слабо поляризованы», - пишут они. «Второй спектральный компонент, видимый в полосе 400 кэВ-2 МэВ, напротив, сильно поляризован, что свидетельствует о том, что излучение МэВ, вероятно, связано со струей, впервые обнаруженной в радиодиапазоне».
Их доказательства указывают на то, что магнитное поле черной дыры является достаточно сильным, чтобы отрывать частицы из гравитационных муфт черной дыры и направлять их наружу, создавая струи вещества, которые вылетают в космос, согласно пресс-релизу ESA. Частицы в струях втягиваются в спиральные траектории, когда они поднимаются на магнитное поле к свободе, и это влияет на свойство их гамма-излучения, известного как поляризация.
Гамма-излучение, подобно обычному свету, является своего рода волной, а ориентация волны известна как ее поляризация. Когда быстрая частица движется по спирали в магнитном поле, она производит свет, известный как синхротронное излучение, который отображает характерную картину поляризации. Именно эту поляризацию команда обнаружила в гамма-лучах. Это было трудное наблюдение.
«Нам пришлось использовать почти все наблюдения, которые Integral когда-либо делал о Cygnus X-1, чтобы сделать это обнаружение», - говорит Лоран.
Эти повторные наблюдения черной дыры, накопленные в течение семи лет, теперь составляют более пяти миллионов секунд времени наблюдения, что эквивалентно съемке одного изображения со временем экспозиции более двух месяцев. Команда Лорана добавила их всех вместе, чтобы создать именно такую экспозицию.
«Мы до сих пор не знаем точно, как падающая материя превращается в струи. Существует большая дискуссия среди теоретиков; эти наблюдения помогут им принять решение », - говорит Лоран.
Джеты вокруг черных дыр ранее были замечены радиотелескопами, но такие наблюдения не позволяют увидеть черную дыру достаточно подробно, чтобы точно знать, как близко к черной дыре происходят джеты. Это делает эти новые наблюдения бесценными. Такие измерения поляризации могут обеспечить непосредственное понимание природы многих астрофизических процессов, и исследователи говорят, что в будущем их открытие могло бы расширить наше понимание механизмов излучения Cygnus X-1, модели для других двойных чёрных дыр в вселенная.
Источник: Наука, Газета выходит сегодня, на Наука Экспресс Веб-сайт.
