IXPE раскрывает форму короны черной дыры: новая эра в изучении черных дыр

Черные дыры — одни из самых загадочных объектов во Вселенной, притягивающие внимание как ученых, так и широкой публики. Их гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может вырваться из их объятий, скрывая от нас их внутреннее устройство. Однако, благодаря новым технологиям, таким как космический телескоп IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), завеса тайны начинает постепенно приподниматься.

IXPE, запущенный NASA в декабре 2021 года, является первым космическим телескопом, способным измерять поляризацию рентгеновского излучения. Это свойство света, описывающее направление колебаний электромагнитного поля, может дать ценную информацию о форме и структуре источников излучения, даже если они находятся на огромных расстояниях.

Одним из главных объектов исследования IXPE стали короны черных дыр — раскаленные области плазмы, окружающие эти космические монстры. Долгое время ученые могли лишь строить теоретические модели короны, но IXPE позволил им впервые получить прямые данные о ее форме и свойствах.

Неожиданное сходство

Анализ данных, собранных IXPE при наблюдении за 12 черными дырами различных типов — как звездной массы, так и сверхмассивными — показал неожиданный результат. Оказалось, что форма короны у всех исследованных черных дыр вытянута в направлении аккреционного диска — вращающегося диска материи, падающего на черную дыру. Это открытие опровергает некоторые ранние гипотезы о форме короны, например, предположение о ее сферической форме.

Еще более удивительным стало то, что геометрия аккреционного диска и короны оказалась схожей как у черных дыр звездной массы, образовавшихся в результате коллапса звезд, так и у сверхмассивных черных дыр, находящихся в центрах галактик. Это открытие ставит под сомнение существующие представления о механизмах аккреции — процесса поглощения вещества черной дырой.

Универсальный механизм

Ранее считалось, что механизмы аккреции у черных дыр разных типов существенно отличаются. Черные дыры звездной массы «похищают» вещество у своих звезд-компаньонов, в то время как сверхмассивные черные дыры поглощают газ и пыль из окружающего пространства. Однако данные IXPE указывают на то, что, несмотря на различия в источнике вещества, сам процесс аккреции и формирования короны может быть универсальным для всех типов черных дыр.

Это открытие имеет большое значение для астрофизики. Оно позволяет использовать данные, полученные при изучении относительно близких черных дыр звездной массы, для построения более точных моделей сверхмассивных черных дыр, находящихся на огромных расстояниях от Земли.

Взгляд в будущее

IXPE продолжает свою работу, собирая данные о поляризации рентгеновского излучения от различных космических объектов. Ученые надеются, что дальнейшие исследования с помощью этого телескопа позволят еще глубже проникнуть в тайны черных дыр и других экстремальных объектов Вселенной, расширяя наше понимание фундаментальных законов природы.

Результаты, полученные IXPE, — это лишь первый шаг на пути к разгадке сложных процессов, происходящих в окрестностях черных дыр. Однако этот шаг открывает перед нами новые горизонты и вдохновляет на дальнейшие исследования, которые, возможно, приведут к новым неожиданным открытиям.