Раскрывает секреты черных дыр и сверхновых: первые наблюдения телескопа XRISM
Спустя год после запуска японско-европейский рентгеновский космический телескоп XRISM передал на Землю результаты первых научных исследований. Его наблюдения позволили зафиксировать структуру, движение и температуру вещества, вращающегося вокруг сверхмассивной черной дыры, а также отследить движение остатков сверхновой и узнать больше об их особенностях.
Рентгеновский аппарат изучил сверхмассивную черную дыру в центре спиральной галактики NGC 4151, расположенной на расстоянии 62 млн световых лет от Земли, чтобы понять, как поглощает материю гигант, масса которого в 30 млн раз превышает массу Солнца. Космический аппарат раскрыл подробности о материале, который окружает черную дыру. Плазма, расположенная в 0,1 светового года от наблюдаемого объекта, постепенно переместилась на расстояние около 0,001 светового года (примерно как от Солнца до Урана), прежде чем попасть внутрь черной дыры.
Определив движение атомов железа по рентгеновской сигнатуре, ученые составили схему последовательности структур, окружающих гигантскую черную дыру: от диска, «питающего» ее, до тора – скопления пыли и газа вокруг нее, имеющего форму пончика. Другие приборы и раньше наблюдали такие структуры в радиоволновом и инфракрасном диапазонах, но уникальный метод, используемый XRISM, впервые позволил еще и определить форму плазмы вокруг сверхмассивной черной дыры, а также то, как она движется.
Телескоп XRISM также наблюдал остаток сверхновой N132D, который находится гораздо ближе, чем NGC 4151 – в Большом Магеллановом облаке на расстоянии около 160 тыс. световых лет от Земли. Этот межзвездный «пузырь» горячего газа образовался в результате взрыва крайне массивной звезды примерно 3000 лет назад. Наблюдения с помощью инструмента Resolve показали, что остатки N132D имеют форму пончика, а не сферы, как считалось ранее. С помощью эффекта Доплера, ученые измерили скорость, с которой движется горячая плазма в остатке сверхновой – около 1200 км/с.
Выяснилось также, что в остатках сверхновой содержатся атомы железа, температура которых достигает 10 млрд градусов Цельсия. Для сравнения, температура в центре Солнца составляет всего 15 млн градусов Цельсия. По мнению ученых, такая экстремальная температура связана с тем, что атомы железа во время взрыва сверхновой сильно нагрелись из-за ударной волны, распространившейся внутрь, – явления, которое было описано в теории, но никогда ранее не наблюдалось. Специалисты с помощью рентгеновской съемки смогли подтвердить, что материал «выталкивается» наружу со скоростью около 4,1 млн км/ч. Это примерно в 2000 раз больше, чем максимальная скорость реактивного истребителя Lockheed Martin F-16.
«Новые наблюдения предоставляют важную информацию для понимания того, как черные дыры растут, захватывая окружающую материю, и дают новое представление о жизни и смерти массивных звезд», – отмечает Маттео Гуайнацци из ЕКА. В обоих наблюдаемых объектах преобладал перегретый газ, называемый плазмой. Таким образом, астрономы с помощью XRISM получили новые данные о самых бурных и мощных областях космоса.
Рентгеновский телескоп XRISM – совместный проект Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Европейского космического агентства (ЕКА). Он был запущен 7 сентября 2023 года. С тех пор специалисты работали над повышением производительности его приборов и совершенствованием методов анализа данных с использованием 60 ключевых показателей. Ученые со всего мира подали более 3000 заявок на проведение исследований с использованием рентгеновской спектроскопии, из которых 104 были приняты. Полноценные наблюдения начнутся в следующем году.
