Астрономия

Увидеть струю черной дыры в новом свете: взгляд на частицы высокой энергии, летящие в космос

Увидеть струю черной дыры в новом свете

Рентгеновская обсерватория Чандра показывает струю Центавра А, простирающуюся в верхний левый угол изображения. Исследователи получили новое представление о струе, сосредоточив внимание на движении ярких пятен или узлов внутри струи. Изображение предоставлено: Астрофизический журнал (2024 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ad73a1

Исследования под руководством Мичиганского университета проанализировали данные рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» за более чем два десятилетия, чтобы показать, что вокруг черных дыр предстоит открыть новые сложные научные открытия.

В частности, в исследовании рассматривается пучок частиц высокой энергии, выбрасываемый в космос сверхмассивной черной дырой в центре галактики Центавр А.

Джеты видны в телескопы нескольких типов, в том числе те, которые обнаруживают радиоволны, и другие, которые собирают рентгеновские лучи. С момента запуска «Чандры» в 1999 году многие астрономы особенно интересовались неожиданно яркими рентгеновскими сигналами от джетов. Тем не менее, оказалось, что рентгеновские наблюдения уловили, по сути, те же особенности, что и их более известные радио-аналоги, и это не самый впечатляющий результат.

Джеты — это массивные космические структуры, некоторые из которых больше, чем родительские галактики, которые до сих пор хранят множество загадок. Если самолет выглядит одинаково для разных инструментов, это оказывает плохую услугу людям, работающим над решением этих астрофизических загадок.

«Ключом к пониманию того, что происходит в самолете, может быть понимание того, как разные диапазоны длин волн отслеживают разные части окружающей среды», — сказал ведущий автор Дэвид Богенсбергер, постдокторант из UM. «Теперь у нас есть такая возможность».

Новое исследование является последней записью в небольшом, но растущем объеме исследований, которые глубже изучают данные, чтобы обнаружить тонкие, значимые различия между радио- и рентгеновскими наблюдениями.

«Джет в рентгеновских лучах отличается от струи в радиоволнах», — сказал Богенсбергер. «Рентгеновские данные рисуют уникальную картину, которую невозможно увидеть ни на какой другой длине волны».

Богенсбергер и международная команда коллег опубликовали свои результаты в Astrophysical Journal.

В своем исследовании команда изучила наблюдения Чандры за Центавром А с 2000 по 2022 год. В частности, Богенсбергер разработал для этого компьютерный алгоритм. Алгоритм отслеживал яркие, комковатые структуры в луче, называемые узлами. Отслеживая узлы, которые перемещались в течение периода наблюдения, команда смогла измерить их скорость.

Скорость одного узла была особенно примечательной. Из-за того, как он движется относительно точки наблюдения Чандры вблизи Земли, казалось, что он двигался быстрее скорости света. Расстояние между узлом и Чандрой сокращается почти так же быстро, как может распространяться свет.

Команда обнаружила, что фактическая скорость узла составляла не менее 94% скорости света. Скорость узла в аналогичном месте ранее измерялась с помощью радионаблюдений. В результате узел ускорился со значительно меньшей скоростью, около 80% скорости света.

«Это означает, что радио- и рентгеновские узлы движутся по-разному», — сказал Богенсбергер.

И это было не единственное, что выделялось в данных.

Например, радионаблюдения узлов показали, что структуры, ближайшие к черной дыре, двигались быстрее всего. Однако в новом исследовании Богенсбергер и его коллеги обнаружили самый быстрый узел в своего рода средней области — не самый дальний от черной дыры, но и не самый близкий к ней.

«Мы до сих пор мало что знаем о том, как работают самолеты в рентгеновском диапазоне. Это подчеркивает необходимость дальнейших исследований», — сказал Богенсбергер. «Мы продемонстрировали новый подход к изучению самолетов, и я думаю, что нам предстоит еще много интересной работы».

Со своей стороны, Богенсбергер будет использовать подход команды для исследования дополнительных самолетов. Джет в Центавре А особенный, потому что это самый близкий из известных нам реактивных самолетов, расположенный на расстоянии около 12 миллионов световых лет.

Эта относительная близость сделала его хорошим первым вариантом для тестирования и проверки методологии команды. Такие особенности, как узлы, труднее различить в более удаленных струях.

«Но есть и другие галактики, в которых можно провести этот анализ», — сказал Богенсбергер. «И это то, что я планирую сделать дальше».

Информация от: Мичиганским университетом

Кнопка «Наверх»