Черные дыры могут испускать лучи смерти или струи дождя. Об этом ученые знали давно, но для них оставалось загадкой, почему они так сильно разгоняются.
Несколько лет назад NASA запустило телескоп IXPE. С его помощью планировалось узнать разгадать одну из давних тайн мироздания, а именно как формируются джеты чёрных дыр и в чем причина такого яркого света пульсаров.
Что такое IXPE
IXPE представляет собой первую обсерваторию, способной изучать поляризованное рентгеновское излучение от чёрных дыр, нейтронных звёзд и пульсаров. Она имеет 3 рентгеновских поляриметра, которые вдвое чувствительнее, чем оборудование, которое применяется на имеющихся обсерваториях.
Цель телескопа IXPE - изучить рентгеновское излучение, которое формируется при нагреве газа до сотен миллионов градусов в окрестностях чёрных дыр, пульсаров и активных ядер галактик. Благодаря этому удастся понять, как вращаются чёрные дыры и как выбрасывают струи вещества (джеты).
Кроме того, IXPE способен формировать изображения любых космических объектов, которые испускают рентгеновские лучи. К примеру, Крабовидной туманности в созвездии Тельца — остатка сверхновой с нейтронной звездой, которая быстро вращается в центре туманности.
Какая есть загадка у черной дыры
В марте текущего года IXPE три дня в рентгеновском спектре наблюдал галактику Маркаряна 501 вместе с её блазаром. После этого был сделан перерыв, и более 10 дней учёные, используя другие телескопы, собирали сведения о радио-, оптических и рентгеновских лучах джета, которые вылетают из блазара галактики Маркарян 501. Затем появились новые наблюдения IXPE. Ученые впервые смогли так близко приблизиться к источнику ускорения частиц.
И тут ученые получили неожиданные данные. Выяснилось, что рентгеновский свет в спектре джета более поляризован, по сравнению с оптическим, то есть более упорядочен. Но откуда такая скорость? Вероятно, рентгеновские лучи оказывают влияние на эту скорость. Они выполняют роль ускорителей, вещество из аккреционного диска выступает в роли топливного бака.
Иначе говоря это выглядит следующим образом: поток частиц вырывается из "сопла" чёрной дыры, внутри формируется еще один рентгеновский поток, который более мощнее. Его скорость быстрее основного потока, в результате чего создается ударная волна.
Ударная волна на непродолжительное время придаёт джету дополнительное ускорение и яркость во всех регистрируемых диапазонах. По мере приближения к Земле поток начинает слабеть, снижается поляризованность во всех спектрах, частицы начинают хаотично двигаться. Он рассеивается не долетев до Земли.
По словам ученых это открытие еще не полностью раскрывает вселенскую загадку, так как с течением времени поляризация может измениться. Не исключено, что увеличится направленность и интенсивность потока. Это в свою очередь может оказать влияние на дальнейшую эволюцию Вселенной.
