На этом составном изображении туманности Ламантина запечатлена струя, исходящая из SS 433, черной дыры, пожирающей материал, заключенный в остатке сверхновой, которая ее породила. Радиоизлучение остатка имеет сине-зеленый цвет, тогда как рентгеновские лучи, объединенные с IXPE, XMM-Newton и Chandra, выделены ярким сине-фиолетовым и розовато-белым цветом на фоне инфракрасных данных красным. Черная дыра испускает две струи материи, движущиеся в противоположных направлениях почти со скоростью света, искажая форму остатка. Джеты становятся яркими примерно в 100 световых годах от черной дыры, где частицы ускоряются до очень высоких энергий за счет ударов внутри джета. Данные IXPE показывают, что магнитное поле, которое играет ключевую роль в ускорении частиц, ориентировано параллельно струе, что помогает нам понять, как астрофизические струи ускоряют эти частицы до высоких энергий. Авторы и права: Рентген: (IXPE): NASA/MSFC/IXPE; (Чандра): НАСА/CXC/SAO; (XMM): ЕКА/XMM-Ньютон; ИК: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Калифорнийский технологический институт/WISE; Радио: НРАО/АУИ/НСФ/ВЛА/Б. Сакстон. (ИК/радиоизображение создано на основе данных М. Госса и др.); Обработка изображений: NASA/CXC/SAO/N. Волк и К.Арканд
Мощные гравитационные поля черных дыр могут поглотить материю целых планет — часто настолько сильно, что выбрасывают потоки частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, в образованиях, известных как джеты. Ученые понимают, что эти высокоскоростные струи могут ускорять частицы, называемые космическими лучами, но об этом процессе мало что известно.
Недавние выводы исследователей, использующих данные космического корабля НАСА IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), дают ученым новые подсказки о том, как ускорение частиц происходит в этой экстремальной среде. Наблюдения были получены с помощью «микроквазара», системы, состоящей из черной дыры, выкачивающей вещество из звезды-компаньона.
Новая статья, подробно описывающая наблюдения IXPE над SS 433, доступна в последнем выпуске The Astrophysical Journal.
Рассматриваемый микроквазар — Стивенсон и Сандулейк 433, или SS 433 — расположен в центре остатка сверхновой W50 в созвездии Орла, примерно в 18 000 световых годах от Земли. Мощные струи SS 433, которые искажают форму остатка и заслужили прозвище «Туманность ламантина», развиваются со скоростью примерно 26% скорости света, или более 48 000 миль в секунду. Идентифицированный в конце 1970-х годов, SS 433 является первым когда-либо открытым микроквазаром.
Три бортовых телескопа IXPE измеряют особое свойство рентгеновского света, называемое поляризацией, которое рассказывает ученым об организации и выравнивании электромагнитных волн на рентгеновских частотах. Поляризация рентгеновских лучей помогает исследователям понять физические процессы, происходящие в экстремальных регионах нашей Вселенной, таких как среда вокруг черных дыр, и то, как частицы ускоряются в этих регионах.
IXPE провела 18 дней в апреле и мае 2023 года, изучая одно такое место ускорения в восточной части SS 433, где выбросы производятся энергичными электронами, вращающимися по спирали в магнитном поле — процесс, называемый синхротронным излучением.
На этом составном изображении туманности Ламантина запечатлена струя, исходящая из SS 433, черной дыры, пожирающей материал, заключенный в остатке сверхновой, которая ее породила. Радиоизлучение остатка имеет сине-зеленый цвет, тогда как рентгеновские лучи, объединенные с IXPE, XMM-Newton и Chandra, выделены ярким сине-фиолетовым и розовато-белым цветом на фоне инфракрасных данных красным. Черная дыра испускает две струи материи, движущиеся в противоположных направлениях почти со скоростью света, искажая форму остатка. Джеты становятся яркими примерно в 100 световых годах от черной дыры, где частицы ускоряются до очень высоких энергий за счет ударов внутри джета. Данные IXPE показывают, что магнитное поле, которое играет ключевую роль в ускорении частиц, ориентировано параллельно струе, что помогает нам понять, как астрофизические джеты ускоряют эти частицы до высоких энергий. Авторы и права: Рентген: (IXPE): NASA/MSFC/IXPE; (Чандра): НАСА/CXC/SAO; (XMM): ЕКА/XMM-Ньютон; ИК: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Калифорнийский технологический институт/WISE; Радио: НРАО/АУИ/НСФ/ВЛА/Б. Сакстон. (ИК/радиоизображение создано на основе данных М. Госса и др.); Обработка изображений: NASA/CXC/SAO/N. Волк и К.Арканд
«Данные IXPE показывают, что магнитное поле вблизи области ускорения указывает в направлении движения струй», — сказал астрофизик Филип Кааре из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, и главный исследователь миссии IXPE вместе с ведущим автором. новой статьи о находках на SS 433.
«Высокий уровень поляризации, наблюдаемый с помощью IXPE, показывает, что магнитное поле хорошо упорядочено, по крайней мере половина поля ориентирована в одном направлении», — сказал Каарет.
По его словам, это открытие было неожиданным. Исследователи уже давно предположили, что взаимодействие между струей и межзвездной средой — средой газа и пыли между звездами — вероятно, создает ударную волну, приводящую к неупорядоченным магнитным полям.
Эти данные предполагают новую возможность, сказал Каарет, — что магнитные поля внутри мощных струй могут быть «захвачены» и растянуты, когда они сталкиваются с межзвездной материей, напрямую влияя на их выравнивание в области ускорения частиц.
С 1980-х годов исследователи предполагают, что струи SS 433 действуют как ускорители частиц. В 2018 году наблюдатели Высотной Водной Черенковской обсерватории в Пуэбле, Мексика, подтвердили эффект ускорения струй, а ученые использовали NuSTAR НАСА (матрица ядерных спектроскопических телескопов) и обсерватории XMM-Newton Европейского космического агентства, чтобы точно определить область ускорения. .
Поскольку исследователи продолжают оценивать результаты IXPE и изучать новые цели в космосе, их данные также могут помочь определить, действует ли тот же механизм для выравнивания магнитных полей в потоках, испускаемых различными явлениями — от струй черных дыр, вырывающихся из остатков сверхновых, до выброшенных обломков. от взорвавшихся звезд, таких как блазары.
«Это очень деликатное измерение стало возможным благодаря возможностям рентгеновского поляриметра IXPE, позволяющим обнаружить слабый сигнал в небольшой области джета в 95 световых годах от центральной черной дыры», — сказал Паоло Соффитта, итальянский исследователь. главный следователь миссии IXPE.
