Исследователи обнаружили, что джеты черной дыры испускают рентгеновские лучи. То, как они ускоряют частицы до этого высокоэнергетического состояния, до сих пор остается загадкой. Однако авторам нового исследования удалось исключить одну ведущую теорию, которая поможет переосмыслить то, как ускорение частиц работает в джетах, и, возможно, и в других объектах и местах Вселенной. «Хайтек» рассказывает подробности о новом исследовании.
Согласно одной из ведущих моделей того, рентгеновское излучение, которое генерируют джеты черной дыры, должно оставаться стабильным в течение длительного времени, миллионы лет. Однако авторы нового исследования обнаружили, что Х-излучение статистически значимого количества джетов менялось всего за несколько лет.
Одна из причин, почему новое исследование так важно, заключается в том, что есть две основные модели того, как в джетах появляется рентгеновское излучение и они совершенно разные. Согласно одной из них, Х-лучи вызывают низкоэнергетические электроны, а другой — высокоэнергетические. И одна из них несовместима с той изменчивостью, которую наблюдали ученые.
Что сделали ученые?
Для исследования авторы проанализировали архивные данные рентгеновской обсерватории «Чандра». Исследовательская группа изучила 53 джета черных дыр, которые наблюдал телескоп. То, что они обнаружили относительно частую изменчивость «революционно в контексте этих джетов, потому что мы этого вообще не ожидали», — пишут авторы исследования.
Переосмысление ускорения частиц
Согласно простейшей теории рентгеновского излучения в джетах, ускорение частиц происходит в центре галактики, в «двигателе» черной дыры, который и приводит в движение сам джет. Однако в рамках нового исследования ученые обнаружили быстрые изменения в рентгеновском излучении по всей длине джетов. Это говорит о том, что ускорение частиц происходит по всей его длине, на огромных расстояниях от его источника в черной дыре.
«Есть теории о том, почему так происходит, но многое из того, с чем мы работали, теперь явно несовместимо с нашими наблюдениями», — пишут ученые.
Интересно, что результаты исследования показали, что близкие к Земле джеты отличаются большей изменчивостью, чем те, которые находятся намного дальше. К тому моменту, когда исходящий от них свет достигает телескопа, проходит много времени и ученые будто смотрят в прошлое. Логично, что более старые джеты будут отличаться меньшей изменчивостью. Раньше Вселенная была меньше, а окружающее излучение — больше. По мнению исследователей, это могло привести к большей стабильности рентгеновских лучей в джетах.
Погрешность или нет?
Несмотря на выдающееся разрешение изображений обсерватории «Чандра», новый набор данных вызвал серьезные проблемы. Телескоп наблюдал за некоторыми очагами изменчивости «всего с горсткой рентгеновских фотонов», пишут физики. Кроме того, изменчивость рентгеновского излучения в данном джете обычно составляла десятки процентов. Чтобы избежать непреднамеренного учета случайности как реальной изменчивости, физики сотрудничал со статистиками из Университета Торонто и Имперского колледжа Лондона.
«То, что нам удалось получить данные об изменчивости из новых данных можно считать чудом», — объясняет автор исследования. Анализ группы статистиков показал, что от 30 до 100% джетов, которые наблюдали физики, показали изменчивость в коротких временных масштабах. Ученые отметили, что хотели бы улучшить ограничения, но, все же, «изменчивость явно не равна нулю».
Что в итоге?
Новые результаты «пробили брешь» в одной из основных теорий образования рентгеновского излучения в струях черных дыр, пишут ученые. Они надеются, что из статья вдохновит физиков по всему миру на дальнейшую работу. Авторы исследования, что теоретики разработают модели джетов, которые согласуются с новыми наблюдениями.
Читать далее:
Имплантация не нужна: появился способ отращивать зубы заново
Ученые открыли ядовитую, но застенчивую змею
Астрономы обнаружили признаки движения двух планет по одной орбите