Получены наиболее ясные рентгеновские изображения черной дыры: что они продемонстрировали

Ученые применили данные космической миссии XRISM для получения рекордно четких рентгеновских спектров черной дыры, уточнив скорость ее вращения и характеристики окружающей плазмы.Авторская визуализация внутренних областей в центре галактики MCG-6-30-15 и спектры, полученные с помощью рентгенографического анализа (вставка вверху слева). Фото: CfA/Melissa Weiss.Источник: https://phys.org/

Международная группа астрофизиков представила результаты исследования, в котором использовались самые точные на сегодняшний день спектры рентгеновского излучения сверхмассивной черной дыры (СМЧД) в центре галактики MCG–6-30-15, находящейся примерно в 120,7 миллионах световых лет (37 мегапарсек) от Земли. Это стало возможным благодаря объединению данных трех мощных космических обсерваторий: XRISM (Япония–США), XMM-Newton (Европейское космическое агентство) и NuSTAR (NASA). Работа была опубликована в рецензируемом научном журнале The Astrophysical Journal.

Исследователи под руководством Лоры Бреннеман (Laura Brenneman) из Центра астрофизики Гарвард–Смитсоновского института смогли изолировать так называемую широкую эмиссионную линию железа, что свидетельствует о быстром вращении черной дыры. Эти рентгеновские линии возникают от горячей плазмы в аккреционном диске, которая движется почти со скоростью света вблизи горизонта событий черной дыры.

Основной массив наблюдений был получен с помощью космического телескопа XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission)Источник: https://commons.wikimedia.org/

Предыдущие рентгеновские телескопы не имели достаточной разрешающей способности, чтобы разделить тонкие спектральные линии, исходящие от материала у горизонта событий, и линии, формируемые более удаленными от СМЧД газовыми облаками. Новые данные позволили различить эти сигналы и подробно изучить физическое состояние ближайшего окружения сверхмассивного объекта в центре удаленной галактики.

Основные выводы исследования

Ученым удалось подтвердить наличие в спектре искривленной линии железа, что указывает на движение вещества близко к горизонту событий с релятивистскими (околосветовыми) скоростями.

Полученные спектры позволили выделить как эмиссионные, так и поглощенные компоненты рентгеновского излучения и отделить их от фонового излучения более удаленных газовых облаков.

Эта концепция художника изображает сверхмассивную черную дыру, масса которой в миллионы или миллиарды раз превышает массу нашего Солнца. Сверхмассивные черные дыры — это объекты с огромной плотностью, находящиеся в центре галактик. СМЧД окружена веществом, которое перетекает внутрь и формирует аккреционный диск. Также показана струя (джет) из энергичных частиц, которая движется благодаря вращению черной дыры. Области, расположенные поблизости от черных дыр, содержат компактные источники рентгеновского излучения высокой энергии, которые, по некоторым предположениям, происходят из основания струй. Это высокоэнергетическое рентгеновское излучение освещает диск, который, в свою очередь, отражает его, превращая его в источник рентгеновских лучей. Отраженное излучение позволяет астрономам определить скорость вращения вещества во внутренней области диска и, в конечном итоге, измерить скорость вращения черной дыры.Источник: https://commons.wikimedia.org/

Новые данные выявили как минимум пять различных зон ветра, создаваемого аккрецией на черную дыру, что способствует пониманию процессов взаимодействия черных дыр с их галактиками-хозяевами.

Исследование также предоставило дополнительные сведения о короне черной дыры — сверхгорячей области, расположенной над аккреционным диском, которая отвечает за основную часть рентгеновского излучения этой системы.

Фото: hi-tech.mail.ru