Что заставляет частицы ускоряться до релятивистских скоростей внутри радиогалактического ядра Центавра А? Ответить на этот вопрос должны помочь рентгенологические исследования.
Глубоко внутри пыльного ядра радиогалактического Центавра А частицы разгоняются до релятивистских скоростей. Чем вызвано это ускорение и какова природа материи вокруг этого энергетического ядра? Используя несколько телескопов для наблюдения почти всего рентгеновского спектра , астрономы могут быть ближе к поиску ответа.
Как добраться до сути тайны
Поляризация , способ ориентации электромагнитных волн, является мощным инструментом в астрофизике; Та же самая концепция, которая позволяет солнцезащитным очкам уменьшать блики, также может быть использована для изучения механизма излучения намагниченных нейтронных звезд и для изучения ориентации магнитных полей . Измерения поляризационных свойств потоков вокруг ядер сверхмассивных черных дыр высоких энергийможет помочь определить, какая физика имеет место, в частности, как производятся высокоэнергетические выбросы и как они себя ведут. Измерения поляризации являются ценным дополнением к другим способам изучения физики потоков черных дыр, например, путем изучения изменения интенсивности рентгеновского излучения в зависимости от частоты.
Используя одновременные наблюдения с нескольких рентгеновских телескопов, группа под руководством Стивена Элерта из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА изучает поляризацию материи и рентгеновский спектр вокруг Центавра А, чтобы лучше понять материю вокруг ядра галактики. Центавр А особенно интересен тем, что содержит активное галактическое ядро — черную дыру, которая выбрасывает радиоизлучение в космос, а также излучает рентгеновские лучи. Хотя многие исследования наблюдали испускание рентгеновских лучей из его ядра, источник этого энергетического света до сих пор не определен.
Много наблюдений с рентгеновским телескопом
Исследовательская группа использовала Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) для наблюдения за поляризованным рентгеновским излучением Центавра А. IXPE — это совершенно новая миссия, посвященная изучению поляризованного рентгеновского излучения от таких источников, как нейтронные звезды и сверхмассивные черные дыры. . Обсерватория была запущена в декабре 2021 года, а первые снимки были опубликованы в феврале этого года. Инструмент измерил низкую степень поляризации в ядре Центавра А, предполагая, что рентгеновское излучение исходит от процесса рассеяния, а не непосредственно от ускоренных струйных частиц. Низкая степень поляризации, особенно вблизи области ядра, указывает на то, что электроны ускоряются в области вокруг ядра, где силовые линии магнитного поля закручены и неупорядочены.
Объединив измерения IXPE с одновременными рентгеновскими наблюдениями с помощью телескопов NuSTAR , Swift и INTEGRAL , команда смогла наблюдать Центавр А во всем рентгеновском спектре и увидеть, как рентгеновское излучение от 0,3 кэВ до 400 кэВ ведут себя. Они смоделировали спектр источника и смогли сопоставить его с простым законом мощности. Отсутствие сложных спектральных характеристик предполагает, что рентгеновские лучи вокруг Центавра А проходят через оптически тонкую среду (вещество в космосе, через которое рентгеновские лучи могут проходить без рассеяния или поглощения света), которая удалена от источника рентгеновского излучения.
Уникальная радиогалактика?
Эта работа , которая согласуется с предыдущими исследованиями на других длинах волн, показывает, что рентгеновские лучи от ядра Центавра А производятся частицами, которые ускоряются примерно в одном световом году от центральной черной дыры. Изучение других галактик с яркими аккрецирующими сверхмассивными черными дырами позволит ученым понять, является ли обычным явлением низкая степень поляризации рентгеновского излучения или Центавр А уникален в этой популяции.