اشعه ایکس قطبی شده شکل و جهت ماده بسیار داغ را در نزدیکی سیاهچاله نشان می دهد

اولین مشاهدات یک جرم سیاهچاله در حال افزایش توسط ماموریت Imaging Ray Polarimetry Explorer (IXPE) جزئیات جدیدی را در مورد پیکربندی ماده بسیار داغ در منطقه بلافاصله اطراف آن نشان می دهد. محققان از اندازه‌گیری‌های قطبش پرتو ایکس برای آزمایش و اصلاح مدل‌هایی استفاده می‌کنند که توصیف می‌کنند چگونه سیاهچاله‌ها ماده را جذب می‌کنند و تبدیل به برخی از درخشان‌ترین منابع نور، از جمله اشعه ایکس، در جهان می‌شوند.

وقتی ماده به سمت سیاهچاله کشیده می شود تا میلیون ها درجه گرم می شود. این ماده داغ در اشعه ایکس می درخشد. محققان از اندازه‌گیری قطبش این پرتوهای ایکس برای آزمایش و اصلاح مدل‌هایی استفاده می‌کنند که توصیف می‌کنند چگونه سیاهچاله‌ها ماده را جذب می‌کنند و به برخی از درخشان‌ترین منابع نور – از جمله پرتوهای ایکس – در جهان تبدیل می‌شوند.

اندازه‌گیری‌های جدید Cygnus X-1 که به‌صورت آنلاین توسط مجله Science در روز پنجشنبه، 3 نوامبر منتشر شد، نشان‌دهنده اولین مشاهدات یک توده سیاه‌چاله در حال افزایش توسط ماموریت Imaging Ray Polarimetry Explorer (IXPE) است، همکاری بین‌المللی بین ناسا و آژانس فضایی ایتالیا (ASI). . Cygnus X-1 یکی از درخشان ترین منابع پرتو ایکس در کهکشان ما است که از یک سیاهچاله با جرم 21 خورشیدی تشکیل شده است که به دور یک ستاره همراه با جرم 41 خورشیدی می چرخد.

هنریک کراچینسکی، نویسنده اصلی این مقاله، استاد فیزیک در هنر و علوم در دانشگاه ویمن، گفت: مشاهدات قبلی اشعه ایکس از سیاهچاله‌ها تنها جهت رسیدن، زمان رسیدن و انرژی پرتوهای ایکس از پلاسمای داغ مارپیچی به سمت سیاهچاله‌ها را اندازه‌گیری می‌کرد. دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس و یکی از اعضای هیئت علمی مرکز علوم فضایی مک دانل دانشگاه. IXPE همچنین قطبش خطی آن‌ها را اندازه‌گیری می‌کند، که حاوی اطلاعاتی در مورد نحوه تابش پرتوهای ایکس و اینکه آیا و کجا مواد را در نزدیکی سیاه‌چاله پراکنده کرده‌اند یا خیر.

هیچ نوری، حتی نور ناشی از اشعه ایکس، نمی تواند از درون افق رویداد یک سیاهچاله فرار کند. پرتوهای ایکس شناسایی شده با IXPE توسط ماده داغ یا پلاسما در ناحیه ای به قطر 2000 کیلومتر در اطراف افق رویداد به قطر 60 کیلومتر سیاهچاله منتشر می شود.

ترکیب داده‌های IXPE با مشاهدات همزمان رصدخانه‌های پرتو ایکس NICER و NuSTAR ناسا در ماه می و ژوئن 2022 به نویسندگان این امکان را داد که هندسه را محدود کنند. شکل و مکان – پلاسما.

محققان دریافتند که پلاسما عمود بر جریان خروجی پلاسمای مدادی شکل دو طرفه یا جت که در مشاهدات رادیویی قبلی به تصویر کشیده شده بود، امتداد می یابد. هم ترازی جهت قطبش پرتوهای ایکس و جت، از این فرضیه حمایت می کند که فرآیندها در ناحیه پرتو ایکس پرنور نزدیک سیاهچاله نقش مهمی در پرتاب جت دارند.

مشاهدات با مدل‌هایی مطابقت دارند که پیش‌بینی می‌کنند تاجی از پلاسمای داغ یا قرص ماده مارپیچی را به سمت سیاه‌چاله فشرده می‌کند یا جای داخلی آن دیسک را می‌گیرد. داده‌های قطبش جدید مدل‌هایی را رد می‌کند که در آن تاج سیاه‌چاله یک ستون یا مخروط پلاسما باریک در امتداد محور جت است.

دانشمندان خاطرنشان کردند که درک بهتر هندسه پلاسما در اطراف سیاهچاله می تواند چیزهای زیادی را در مورد عملکرد درونی سیاهچاله ها و نحوه انباشته شدن جرم آنها آشکار کند.

کراوچینسکی گفت: «این بینش‌های جدید مطالعات پرتو ایکس را در مورد چگونگی خمیدگی فضا و زمان نزدیک سیاهچاله‌ها توسط گرانش ممکن می‌سازد.

میکال دووچاک از مؤسسه نجومی آکادمی علوم چک توضیح داد که به طور خاص به سیاهچاله Cygnus X-1 مربوط می شود، “مشاهدات IXPE نشان می دهد که به نظر می رسد جریان برافزایش شدیدتر از آنچه قبلا تصور می شد باشد.”

الکساندرا ولدینا از دانشگاه تورکو توضیح داد: “این می تواند نشانه عدم تطابق بین صفحه استوایی سیاهچاله و صفحه مداری سیستم دوتایی” یا جفت سیاهچاله و ستاره همراه آن باشد. . این سیستم ممکن است این اختلاف را زمانی به دست آورد که ستاره مولد سیاهچاله منفجر شد.

فابیو مولری یکی از نویسندگان این پروژه گفت: ماموریت IXPE از آینه های اشعه ایکس ساخته شده در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا و ابزارهای هواپیمای کانونی که با همکاری ASI، موسسه ملی اخترفیزیک (INAF) و موسسه ملی فیزیک هسته ای تهیه شده است، استفاده می کند. از INAF -IAPS. فراتر از Cygnus X-1، IXPE برای مطالعه طیف گسترده ای از منابع پرتو ایکس شدید، از جمله ستارگان نوترونی در حال افزایش انبوه، تپ اخترها و سحابی های باد تپ اختر، بقایای ابرنواختر، مرکز کهکشانی ما و هسته های فعال کهکشانی استفاده می شود. ما سورپرایزهای زیادی پیدا کرده‌ایم و بسیار سرگرم می‌شویم.”