Новые данные, собранные с помощью миссии NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), помогли учёным глубже понять форму и природу корон чёрных дыр. Данные были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Корона — область плазмы, являющаяся частью потока вещества, падающего на чёрную дыру. Новые исследования впервые демонстрируют форму короны и могут способствовать пониманию её роли в питании черных дыр.
Вокруг многих чёрных дыр обращаются плотные скопления газа и пыли, называемые аккреционными дисками. Некоторые чёрные дыры также выбрасывают релятивистские струи на высокой скорости при активном поглощении материала.
Подобно звёздам, чёрные дыры также имеют корону — область плазмы, окружающую их. Температура короны чёрной дыры превышает миллиарды градусов, что намного выше температуры солнечной короны (примерно 1,8 миллиона градусов по Фаренгейту).
Ранее астрофизики обнаружили короны у чёрных дыр звёздной массы и сверхмассивных чёрных дыр, например, той, что расположена в центре галактики Млечный Путь.
Линн Сааде, научный сотрудник Центра космических полётов имени Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама), ведущий автор новых исследований, говорит: «Учёные давно размышляют о составе и геометрии короны. Это сфера над и под чёрной дырой, или атмосфера, созданная аккреционным диском, или может быть, плазма, расположенная у основания джетов?».
Специализация миссии IXPE — рентгеновская поляризация, характеристика света, помогающая отображать форму и структуру самых мощных источников энергии, изучая их механизмы. Это возможно даже в случаях, когда объекты слишком малы, ярки или далеки для прямого наблюдения. IXPE предоставляет инструменты для исследования геометрии аккреции чёрной дыры, формы и структуры её аккреционного диска и связанных структур, включая корону.
Рентгеновская поляризация предоставляет новый метод исследования геометрии аккреции чёрных дыр. Если геометрия аккреции чёрных дыр одинакова независимо от массы, то ожидается, что таковыми будут и их поляризационные свойства.
IXPE показал, что измеримые корональные свойства всех чёрных дыр демонстрируют вытянутость в том же направлении, что и аккреционный диск. Это впервые дало указания о форме короны и чёткое доказательство её связи с аккреционным диском.
Группа исследователей проанализировала данные наблюдений IXPE за двенадцатью чёрными дырами, включая Cygnus X-1 и Cygnus X-3 — двойные системы чёрных дыр звездной массы, находящиеся примерно в 7000 и 37000 световых лет от Земли соответственно, а также LMC X-1 и LMC X-3 — черные дыры звездной массы в Большом Магеллановом Облаке, расположенном более чем в 165000 световых лет.
Спектрометр IXPE обнаружил несколько сверхмассивных чёрных дыр, включая ту, которая находится в центре галактики Циркуль (ESO 097-13) на расстоянии 13 миллионов световых лет от Земли, а также в галактиках NGC 1068 и NGC 4151 на расстояниях 47 миллионов и почти 62 миллионов световых лет соответственно.
Чёрные дыры звёздной массы имеют массу примерно в 10–30 раз больше солнечной, а сверхмассивные — в миллионы или десятки миллиардов раз больше Солнца. Несмотря на это различие в масштабе, данные IXPE показывают, что оба типа чёрных дыр создают аккреционные диски схожей формы.
По мнению Сааде, это захватывающие результаты, поскольку исследования чёрных дыр звездной массы, которые обычно находятся ближе к Земле, чем их более массивные собратья, могут помочь понять свойства сверхмассивных чёрных дыр.
Команда рассчитывает на проведение дальнейших исследований обоих видов чёрных дыр. По мнению учёных, новые данные от миссии IXPE позволят им постичь процесс образования и развития чёрных дыр.