Korzystając z teleskopu IBIS na pokładzie satelity INTEGRAL Europejskiej Agencji Kosmicznej, naukowcy zgłosili pierwsze pomiary polaryzacji z układu podwójnego czarnej dziury, który obejmuje czarną dziurę i normalną gwiazdę krążącą wokół wspólnego środka masy.
Nowe obserwacje ujawniają, że chaotyczny obszar jest owinięty przez pola magnetyczne i reprezentuje pierwszy raz, gdy pola magnetyczne zostały zidentyfikowane tak blisko czarnej dziury. Co najważniejsze, Integral pokazuje, że są one wysoce strukturalnymi polami magnetycznymi, które tworzą tunel ewakuacyjny dla gorącej materii, który w przeciwnym razie zanurzyłby się w czarnej dziurze w ciągu milisekund.
Philippe Laurent jest pracownikiem naukowym w Instytucie Badań Podstawowych Praw Wszechświata (IRFU) z CEA we Francji. Jest głównym autorem na papierze, który pojawia się dzisiaj wScience Express.
Laurent i jego koledzy wykryli spolaryzowane fotony promieniowania gamma pochodzące z Cygnus X-1 (19h 58m 21.6756s + 35 ° 12 ′ 05.775 ″), dobrze znany układ podwójny rentgenowski czarnej dziury w gwiazdozbiorze Łabędzia. Sugerują, że emisja spolaryzowana pochodzi ze strumienia cząstek relatywistycznych w bliskiej odległości od czarnej dziury.
Powyższy wykres odnosi się do wyników zespołu: „podczas gdy fotony o niskiej energii wydają się nie być spolaryzowane (linia wewnętrzna po lewej stronie jest jedynie płaska), te o wyższej energii są silnie spolaryzowane (linia wewnętrzna po prawej wydaje się być sinusoidalna ), a zatem powinien odnosić się do odrzutowca ”- napisał Laurent w e-mailu.
Autorzy ujawniają więcej szczegółów w artykule: „Modelowanie spektralne danych ujawnia dwa mechanizmy emisji: Dane 250–400 keV są zgodne z emisją zdominowaną przez rozpraszanie Comptona na elektronach termicznych i są słabo spolaryzowane”, piszą. „Drugi składnik widmowy widziany w paśmie 400keV-2MeV jest natomiast silnie spolaryzowany, co ujawnia, że emisja MeV jest prawdopodobnie związana z strumieniem wykrytym po raz pierwszy w paśmie radiowym”.
Ich dowody wskazują, że pole magnetyczne czarnej dziury jest wystarczająco silne, aby oderwać cząstki ze sprzęgieł grawitacyjnych czarnej dziury i skierować je na zewnątrz, tworząc strumienie materii, które wystrzelą w kosmos, zgodnie z komunikatem prasowym ESA. Cząsteczki w dżetach wciągane są w trajektorie spiralne, gdy wspinają się po polu magnetycznym do wolności, co wpływa na właściwość ich światła gamma znaną jako polaryzacja.
Promień gamma, podobnie jak zwykłe światło, jest rodzajem fali, a jego orientacja znana jest jako polaryzacja. Gdy szybka cząstka porusza się spiralnie w polu magnetycznym, wytwarza rodzaj światła, zwanego emisją synchrotronową, która wykazuje charakterystyczny wzór polaryzacji. Zespół odkrył tę polaryzację w promieniach gamma. To była trudna obserwacja.
„Musieliśmy wykorzystać prawie każdą obserwację, jaką kiedykolwiek przeprowadził Integral z Cygnus X-1, aby dokonać tej detekcji”, mówi Laurent.
Zebrane w ciągu siedmiu lat powtarzające się obserwacje czarnej dziury trwają teraz łącznie ponad pięć milionów sekund czasu obserwacji, co jest odpowiednikiem zrobienia pojedynczego zdjęcia z czasem ekspozycji dłuższym niż dwa miesiące. Zespół Laurenta dodał je wszystkie, aby stworzyć właśnie taką ekspozycję.
„Nadal nie wiemy dokładnie, jak nieomylna materia zamienia się w dżety. Istnieje duża debata wśród teoretyków; te obserwacje pomogą im zdecydować ”, mówi Laurent.
Strumienie wokół czarnych dziur były wcześniej obserwowane przez radioteleskopy, ale takie obserwacje nie widzą czarnej dziury wystarczająco szczegółowo, aby dokładnie wiedzieć, jak blisko czarnej dziury powstają dżety. To sprawia, że te nowe obserwacje są nieocenione. Takie pomiary polaryzacji mogą zapewnić bezpośredni wgląd w naturę wielu procesów astrofizycznych, a badacze twierdzą, że w przyszłości ich odkrycie może pogłębić nasze zrozumienie mechanizmów emisji Cygnusa X-1, modelu dla innych układów podwójnych czarnych dziur w wszechświat.
Źródło: Nauka. Artykuł ukazuje się dziś w Science Express stronie internetowej.
