Новые данные, полученные в результате работы миссии NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), открывают уникальные детали об их коронах — области плазмы, окружающей чёрные дыры. Эти результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal и представляют собой важный шаг вперёд в понимании структуры и природы этих объектов.
Корона — это облако горячей плазмы, которое окружает чёрную дыру и играет ключевую роль в процессах аккреции, то есть поглощения материи чёрной дырой. Новейшие данные, полученные с помощью IXPE, впервые позволили учёным понять форму этих корон, что открывает новые горизонты в изучении механизмов чёрных дыр.
Чёрные дыры часто окружены аккреционными дисками — плотными скоплениями газа и пыли, вращающимися вокруг них. Эти диски играют важную роль в процессе «питания» чёрной дыры, обеспечивая её материалом для поглощения. Некоторые чёрные дыры также выбрасывают струи материи, известные как релятивистские джеты, которые движутся с огромной скоростью и могут простираться на тысячи световых лет.
Короны чёрных дыр чрезвычайно горячие — их температура может достигать миллиардов градусов, что значительно выше температуры солнечной короны, которая составляет около 1,8 миллиона градусов по Фаренгейту. До недавнего времени астрофизики обнаруживали короны как у чёрных дыр звёздной массы, так и у сверхмассивных чёрных дыр, таких как та, что находится в центре нашей галактики — Млечного Пути.
Миссия IXPE специализируется на изучении рентгеновской поляризации — характеристики света, которая помогает раскрывать форму и структуру мощных источников энергии. Эта технология позволяет «видеть» объекты, которые невозможно наблюдать напрямую, что даёт возможность исследовать даже такие сложные объекты, как чёрные дыры. Впервые стало возможным исследовать геометрию аккреционных дисков и корон чёрных дыр с такой высокой точностью.
Исследования показали, что короны чёрных дыр имеют вытянутую форму, которая совпадает с направлением аккреционного диска. Это важное открытие, так как оно впервые подтверждает связь между короной и диском чёрной дыры, что долгое время оставалось предметом теоретических споров.
Команда учёных исследовала данные о 12 чёрных дырах, среди которых звёздные системы Cygnus X-1 и Cygnus X-3, находящиеся на расстоянии 7000 и 37000 световых лет от Земли. Эти системы содержат чёрные дыры звёздной массы. Кроме того, были изучены сверхмассивные чёрные дыры в галактике Циркуль, находящейся в 13 миллионах световых лет от нас, и в галактиках NGC 1068 и NGC 4151, расположенных на расстоянии 47 и 62 миллионов световых лет соответственно.
Несмотря на разницу в массе — чёрные дыры звёздной массы в 10-30 раз больше массы Солнца, тогда как сверхмассивные чёрные дыры могут быть в миллионы раз тяжелее — результаты IXPE показали, что аккреционные диски у обоих типов чёрных дыр имеют схожую геометрию. Это открытие помогает учёным предположить, что изучение чёрных дыр звёздной массы может пролить свет на процессы, происходящие в сверхмассивных чёрных дырах.
Команда исследователей планирует продолжать изучение как чёрных дыр звёздной массы, так и сверхмассивных чёрных дыр. Они надеются, что новые данные миссии IXPE помогут им глубже понять, как эти объекты образуются, эволюционируют и взаимодействуют с окружающей средой. Исследования рентгеновской поляризации открывают новые перспективы для изучения механизмов аккреции и динамики чёрных дыр.