Статті місії NASA IXPE змінили наше розуміння прискорення частинок у чорних дірах, використовуючи мікроквазар SS 433 як тематичне дослідження для виявлення вирівняних магнітних полів у його струменях.
Потужні гравітаційні поля чорних дір можуть поглинати матерію цілих планет – часто настільки сильно, що вони викидають потоки частинок, що рухаються зі швидкістю світла у утвореннях, відомих як джети. Вчені розуміють, що ці високошвидкісні струмені можуть прискорювати ці частинки, які називаються космічними променями, але про цей процес мало що відомо.
Недавні відкриття дослідників, які використовують дані космічного корабля NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), дають вченим нові підказки щодо того, як відбувається прискорення частинок у цьому екстремальному середовищі. Спостереження були зроблені з «мікроквазара», системи, що складається з чорної діри, яка висмоктує матеріал із зірки-компаньйона.
Детальніше про SS 433
Розглянутий мікроквазар – Стівенсона і Сандуліка 433, або SS 433 – знаходиться в центрі залишку наднової W50 у сузір’ї Орла, приблизно за 18 000 світлових років від Землі. Потужні струмені SS 433, які спотворюють форму залишків і отримали прізвисько «Туманність ламантин», мають тактову частоту приблизно 26% швидкості світла, або понад 48 000 миль на секунду. Виявлений наприкінці 1970-х років, SS 433 є першим мікроквазаром, коли-небудь виявленим.
Три вбудовані телескопи IXPE вимірюють особливу властивість рентгенівського світла, яка називається поляризацією, яка розповідає вченим про організацію та вирівнювання електромагнітних хвиль на рентгенівських частотах. Поляризація рентгенівського випромінювання допомагає дослідникам зрозуміти фізичні процеси, що відбуваються в екстремальних областях нашого Всесвіту, таких як середовище навколо чорних дір, і те, як частинки прискорюються в цих областях.
Новаторські відкриття та майбутні наслідки
IXPE провів 18 днів у квітні та травні 2023 року, вивчаючи одну з таких ділянок прискорення у східній частині SS 433, де випромінювання відбуваються енергійними електронами, що обертаються по спіралі в магнітному полі – процес називається синхротронним випромінюванням.
«Дані IXPE показують, що магнітне поле поблизу області прискорення вказує в напрямку руху струменів», — сказав астрофізик Філіп Каарет з Центру космічних польотів імені Маршалла НАСА в Хантсвіллі, штат Алабама, і головний дослідник місії IXPE разом із провідним автором. нової статті про знахідки на SS 433.
«Високий рівень поляризації, який спостерігається за допомогою IXPE, показує, що магнітне поле добре впорядковане, принаймні половина поля спрямована в одному напрямку», — сказав Каарет.
Це відкриття було несподіваним, сказав він. Дослідники давно висунули теорію про те, що взаємодія між струменем і міжзоряним середовищем – середовищем газу та пилу між зірками – ймовірно, створює удар, що призводить до невпорядкованих магнітних полів.
Дані свідчать про нову можливість, сказав Каарет, – що магнітні поля всередині потужних струменів можуть бути «захоплені» та розтягнуті, коли вони стикаються з міжзоряною речовиною, безпосередньо впливаючи на їх вирівнювання в області прискорення частинок.
З 1980-х років дослідники припускали, що струмені SS 433 діють як прискорювачі частинок. У 2018 році спостерігачі в High-Altitude Water Cherenkov Observatory в Пуеблі, Мексика, перевірили ефект прискорення струменів, і вчені використали NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) NASA та обсерваторії XMM-Newton Європейського космічного агентства, щоб точно визначити область прискорення. .
Оскільки дослідники продовжують оцінювати результати IXPE і досліджувати нові цілі в космосі, його дані також можуть допомогти визначити, чи діє той самий механізм, щоб вирівняти магнітні поля в потоках, що викидаються різноманітними явищами – від струменів чорних дір, що витікають із залишків наднових, до викинутих уламків. від вибухаючих зірок, таких як блазари.