Раскрыта природа рентгеновского излучения струй черных дыр
Блазар BL Lacertae помог астрофизикам разрешить давнюю загадку о происхождении рентгеновского излучения от направленных к нам струй. Статья об открытии подготовлена к публикации в The Astrophysical Journal Letters.
У ученых было две конкурирующих гипотезы на этот счет: одна предполагала участие протонов, другая — электронов. Каждый из этих механизмов оставлял бы разный след в поляризации рентгеновского излучения: если сильно поляризованный рентген — значит, его испускают раскручивающиеся в магнитном поле джета протоны, в противном случае — электроны при взаимодействии с фотонами.
Единственный действующий спутник, способный измерять поляризацию в рентгеновском диапазоне — запущенный 9 декабря 2021 года IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), на котором для этой цели работают три одинаковых телескопа.
«Это была одна из самых больших загадок, связанных с джетами сверхмассивных черных дыр. IXPE вместе с поддержкой наземных телескопов наконец дал нам инструменты для ее решения», — доволен астроном Иван Агудо из Института астрофизики Андалусии.
BL Lacertae (сокращенно BL Lac) — один из первых обнаруженных блазаров, изначально считавшийся переменной звездой в созвездии Ящерицы. В конце ноября 2023 года IXPE наблюдал BL Lac в течение семи дней вместе с наземными телескопами, одновременно измерявшими поляризацию в оптическом и радиодиапазонах. Хотя IXPE уже изучал этот объект раньше, эти наблюдения были особенными: во время измерений поляризации рентгеновского излучения оптическая поляризация BL Lac достигла рекордных 47,5%.
«Это не только самая высокая поляризация BL Lac за последние 30 лет, но и рекорд для всех наблюдавшихся блазаров!» — сказал астрофизик Йоаннис Лиодакис из Института астрофизики FORTH в Греции.
Поляризация рентгеновских лучей от блазара намного слабее, чем от света — не более 7,6%. Это подтверждает, что их генерация вызвана взаимодействием электронов с фотонами (комптоновское рассеяние).
«То, что оптическая поляризация была намного выше, чем в рентгеновском диапазоне, можно объяснить только комптоновским рассеянием», — пояснил Стивен Элерт, научный сотрудник проекта IXPE в Центре космических полетов имени Маршалла.
«IXPE разгадал еще одну загадку черных дыр», — заметил астрофизик Энрико Коста из Института космической астрофизики и планетологии в Риме — один из ученых, предложивших этот эксперимент NASA 10 лет назад.
«Поляризационные измерения IXPE помогли решить несколько давних загадок, и эта — одна из самых важных. В других случаях результаты IXPE ставили под сомнение устоявшиеся теории и порождали новые вопросы, но так работает наука. Несомненно, IXPE вносит огромный вклад», — заключил он. «Мы хотим найти как можно больше подобных объектов, — добавил Элерт. — Блазары сильно меняются со временем и полны сюрпризов».
Открыт самый далекий и древний блазар из когда-либо наблюдавшихся
Астрономы впервые наблюдали появление джетов черной дыры в реальном времени