На этом изображении показано наблюдение остатка сверхновой N132D рентгеновским телескопом XRIMS JAXA. Эта сверхновая является результатом звездного взрыва около 3000 лет назад в Большом Магеллановом Облаке, в 160 000 световых годах от Земли. В верхней части изображения в рентгеновском свете виден остаток сверхновой. Желтый круг показывает область, где прибор XRISM Resolve измерял чрезвычайно горячее железо (10 миллиардов градусов Кельвина). Розовой линией показан край остатка, где волна давления взаимодействует с межзвездной средой, а горячий газ (плазма) более холодный (около 10 миллионов градусов Кельвина). Спектр показывает множество химических элементов, присутствующих в N132D. XRISM может идентифицировать каждый элемент, измеряя энергию рентгеновского фотона, специфичную для разных атомов. Метка «кэВ» на оси X диаграммы относится к килоэлектронвольтам, единице энергии. «Энергетическое разрешение» XRISM, его способность различать рентгеновские лучи разных длин волн, является новаторским. Благодаря разрешению, которое в 30 раз выше, чем у его предшественников, расширенные спектроскопические возможности XRISM позволяют ученым измерять движение и температуру горячей плазмы с беспрецедентной точностью. Фото предоставлено: ДЖАКСА
Миссия рентгеновской визуализации и спектроскопии (XRISM) раскрыла структуру, движение и температуру материала вокруг сверхмассивной черной дыры и в остатке сверхновой в беспрецедентных деталях. Астрономы сегодня представили первые научные результаты нового рентгеновского телескопа, менее чем через год после его запуска.
Что общего между гигантской черной дырой и остатками массивной взорвавшейся звезды? Оба являются драматическими небесными явлениями, в которых чрезвычайно горячий газ производит высокоэнергетические рентгеновские лучи, которые можно обнаружить с помощью XRISM.
В первых опубликованных результатах миссии XRISM, возглавляемой японским космическим агентством JAXA при участии ЕКА, показаны ее уникальные возможности, скорость и температура кипящего горячего газа (называемого плазмой), а также трехмерные структуры материи вокруг нее. черная дыра и черная дыра для определения взорвавшейся звезды.
Результаты исследования будут опубликованы на сервере препринтов arXiv.
«Эти новые наблюдения предоставляют важную информацию для понимания того, как черные дыры растут, захватывая окружающую материю, и предлагают новое понимание жизни и смерти массивных звезд. «Они демонстрируют исключительную способность миссии исследовать высокоэнергетическую вселенную», — говорит Маттео Гуайнацци, научный сотрудник проекта ESA XRISM.
Остаток сверхновой N132D
В одном из своих наблюдений «первого света» XRISM сосредоточился на N132D, остатке сверхновой в Большом Магеллановом Облаке, примерно в 160 000 световых годах от Земли. Этот межзвездный «пузырь» горячего газа был выброшен в результате взрыва очень массивной звезды около 3000 лет назад.
Используя инструмент Resolve, XRISM смог подробно раскрыть структуру вокруг N132D. Вопреки предыдущим предположениям о простой сферической оболочке, ученые обнаружили, что остаток N132D имеет форму бублика. Используя эффект Доплера, они измерили скорость, с которой горячая плазма в остатке двигалась к нам или от нас, и обнаружили, что она расширяется с видимой скоростью около 1200 км/с.
Рентгеновский телескоп XRISM JAXA зафиксировал распределение материи, падающей в сверхмассивную черную дыру в галактике NGC 4151, в широком радиусе от 0,001 до 0,1 светового года. Обнаружив скорость атомов железа на основе их рентгеновских сигнатур, ученые смогли нанести на карту последовательность структур, окружающих центрального «монстра»: диск, ближайший к черной дыре (синий), где газ сходится со скоростью в процентах. скорости света, за которой следует переходная область, где газ движется со скоростью тысячи километров в секунду, которую астрономы называют областью широкой линии (BLR) (оранжевый), и, наконец, тор в форме пончика (красный). Фото предоставлено: ДЖАКСА
Решимость также показала, что остаток содержит железо, температура которого составляет 10 миллиардов градусов Кельвина. Атомы железа были нагреты сильными ударными волнами, направленными внутрь, во время взрыва сверхновой — явление, предсказанное теоретически, но никогда ранее не наблюдавшееся.
Остатки сверхновых, таких как N132D, содержат важные сведения о том, как развиваются звезды и как (тяжелые) элементы, необходимые для нашей жизни, такие как железо, формируются и распределяются в межзвездном пространстве. Однако предыдущие рентгеновские обсерватории всегда сталкивались с трудностями при выявлении распределения скорости и температуры плазмы.
Сверхмассивная черная дыра в галактике NGC 4151.
XRISM также пролил новый свет на загадочную структуру, окружающую сверхмассивную черную дыру. Наблюдения XRISM сосредоточены на спиральной галактике NGC 4151, расположенной на расстоянии 62 миллионов световых лет от нас, и дают беспрецедентный взгляд на материал в непосредственной близости от центральной черной дыры галактики, масса которой составляет 30 миллионов солнечных масс.
XRISM зафиксировал распределение материи, вращающейся вокруг черной дыры и в конечном итоге попадающей в нее, в широком радиусе от 0,001 до 0,1 светового года, радиусе, примерно сравнимом с расстоянием между Солнцем и Ураном, которое в сотни раз превышает этот радиус.
Обнаружив движение атомов железа на основе их рентгеновской сигнатуры, ученые смогли нанести на карту последовательность структур, окружающих гигантскую черную дыру: от диска, который «питает» черную дыру, до кольцеобразного тора.
Эти результаты дают важную часть головоломки для понимания того, как черные дыры растут, пожирая окружающую материю.
Хотя радио- и инфракрасные наблюдения продемонстрировали существование кольцеобразного тора вокруг черных дыр в других галактиках, спектроскопический метод XRISM является первым и на данный момент единственным способом выяснить, как формируется и движется газ вблизи центрального «монстра».
XRISM будет изучать Вселенную с помощью рентгеновских лучей с беспрецедентной комбинацией светосилы и энергетического разрешения — способности различать рентгеновские лучи разных энергий. Миссия, среди прочего, предоставит картину динамики скоплений галактик, химического состава Вселенной и потока вещества вокруг аккрецирующих сверхмассивных черных дыр (активных галактических ядер или АЯГ). Фото предоставлено: Европейское космическое агентство.
Взгляд в будущее: будущие наблюдения и открытия
За последние несколько месяцев научная группа XRISM усердно работала над улучшением производительности инструментов и усовершенствованием методов анализа данных, наблюдая за 60 ключевыми объектами. Параллельно было выбрано 104 новых набора наблюдений из более чем 300 предложений ученых со всего мира.
XRISM будет проводить наблюдения на основе успешных применений в течение следующего года. Благодаря его исключительным характеристикам на орбите, превосходящим даже первоначальные ожидания, нас ждет еще много интересных открытий.
Информация от: Европейским космическим агентством
