Астрофизики NASA определили форму короны черной дыры
Исследователи NASA смогли впервые определить форму короны черной дыры — особой структуры, окружающей ее. Смоделировать уникальную область плазмы удалось благодаря наблюдениям космической обсерватории IXPE. Это открытие позволит ученым понять, какую роль загадочная материя играет в питании черных дыр и поддержании их жизни.
Корона — область плазмы, которая перемещается и является частью потока вещества, направленного внутрь черной дыры. Подобно солнечной короне, которая нагревается примерно до 1 млн градусов Цельсия, корона черной дыры также отличается экстремальными температурами, которые оцениваются в миллиарды градусов. Астрофизики ранее идентифицировали короны у черных дыр звездной массы, а также сверхмассивных черных дыр, таких как Стрелец А* в центре Млечного Пути. Ученые пока могут только предполагать, как выглядит корона, однако благодаря новым данным, полученным с помощью космической обсерватории IXPE, астрофизики NASA смогли определить ее форму.
Телескоп наблюдал за 12 черными дырами, среди которых Лебедь X-1 и Лебедь X-3 — двойные системы черных дыр звездной массы, расположенные на расстоянии около 7000 и 37 000 световых лет от Земли соответственно. В списке также были LMC X-1 и LMC X-3 — черные дыры звездной массы в Большом Магеллановом облаке, расположенные на расстоянии более 165 000 световых лет от нашей планеты. IXPE также рассмотрел ряд сверхмассивных черных дыр, в том числе в центре галактики Циркинус, удаленной от Земли на 13 млн световых лет, и в галактиках NGC 1068 и NGC 4151, удаленных от нас на 47 млн световых лет и почти на 62 млн световых лет соответственно.
На иллюстрации, представленной американским агентством, корона представлена в рентгеновском диапазоне. Она выглядит как фиолетовая дымка, парящая над аккреционным диском и слегка распространяющаяся за его внутренний край. Температура вещества внутри внутреннего аккреционного диска настолько высока, что оно должно было бы светиться ослепительно-белым или голубоватым светом. Однако, чтобы корона выделялась на его фоне, яркость на снимке была снижена. На изображении также видно, что диск слегка искажен — это наглядно показывает то, как невероятно сильная гравитация черной дыры действует подобно оптической линзе, зрительно искажая плоский диск, который ее окружает.
Космическая обсерватория IXPE специализируется на поляризации рентгеновских лучей — характеристике света, которая помогает отображать форму и структуру даже самых мощных источников энергии, даже если они очень маленькие, яркие или находятся на большом расстоянии. Именно такой метод позволил исследователям изучить геометрию аккреции черных дыр.
Данные IXPE показали, что у всех изучаемых черных дыр корона была вытянута в том же направлении, что и аккреционный диск. Это стало первым ключом к пониманию ее формы и убедительным доказательством того, что эти две структуры на самом деле связаны. Выяснилось также, что сверхмассивные черные дыры и черные дыры звездной массы, несмотря на свои значительные отличия по многим параметрам, образуют похожие аккреционные диски.
«IXPE предоставил рентгеновской астрономии первую за долгое время возможность раскрыть основные процессы аккреции и открыть новые данные о черных дырах», — подчеркнули авторы работы. Далее исследователи намерены провести дополнительные наблюдения за черными дырами обоих видов.
