Досить поширеним об’єктом у Всесвіті є надмасивні чорні діри, які створюють потужні струмені високоенергетичних частинок, з яких виходить світло надзвичайної яскравості. Коли такий промінь вказує прямо на Землю, така система називається блазаром, передає OBOZREVATEL.
Вивчення блазарів відбувається за допомогою інструменту NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), запущеного в грудні 2021 року. Зокрема з його допомогою вчені намагають зрозуміти, чому частки в струмені рухаються з великими швидкостями та енергіями. Як пояснили у NASA, інструмент IXPE вимірює особливу властивість рентгенівського світла, що називається поляризацією, і має стосунок до організацієї електромагнітних хвиль на рентгенівських частотах. І от днями міжнародна група астрофізиків опублікувала нові дані IXPE про блазар під назвою Маркарян 421, які виявились дещо незвичними.
Об’єкт знаходиться у сузір’ї Великої Ведмедиці. Його віддаленість від Землі складає близько 400 мільйонів світлових років. З’ясувалось, що у частині потоку часток, де відбувається прискорення, магнітне поле має спіральну структуру.
“Маркаріан 421 – старий друг астрономів, які займаються високими енергіями”, – пояснила Лаура Ді Джезу, яка є провідним автором статті, опублікованої у журналі Nature Astronomy. За її словами, астрофізики давно вважають блазар цікавим об’єктом для вивчення, однак він перевершив сподівання вчених. Об’єкт продемонстрував як рентгенівська поляріметрія “збагачує нашу здатність досліджувати складну геометрію магнітного поля та прискорення частинок у різних галузях релятивістських струменів”.
Потоки часток, подібні до того, що виходить із Маркарян 421, можуть простягатися на мільйони світлових років у довжину. Вони є надзвичайно яскравими, адже в міру наближення часток до швидкості світла, вони збільшують кількість енергії і поводяться дивним чином, як і передбачав Ейнштейн. Промені від блазарів мають ефект подібний до зміни гучності сирени швидкої допомоги. Чим ближче вона під’їжджає, тим вона голосніша. Так і світло від променя, спрямоване на нас, також здається яскравішим. І це причина чому блазар може затьмарити всі зірки галактики, в якій він знаходиться.
Астрофізики досліджують блазари уже не одне десятиліття, але досі не розуміють до кінця всі фізичні процеси, які відбуваються у них. Рентгенівська поляриметрія IXPE, яка вимірює середній напрямок електричного поля світлових хвиль, дає можливість дослідити їх на новому рівні. Зокрема, детальніше вивчити фізичну геометрію та джерело їх випромінювання.
Досі дослідницькі моделі блазарів зображували їх спіралеподібну структуру схожою на те, як організована людська ДНК. Але вчені не очікували, що спіральна структура міститиме області частинок, що прискорюються від ударів.
IXPE виявив дивну досі мінливість кута поляризації під час трьох тривалих спостережень за Маркарян 421 у травні та червні 2022 року. “Ми очікували, що напрямок поляризації може змінитися, але ми думали, що великі обертання будуть рідкістю, ґрунтуючись на попередніх оптичних спостереженнях багатьох блазарів. Отже ми запланували декілька спостережень за блазаром, перше з яких показало постійну поляризацію 15%”, – розповів Герман Маршалл, фізик-дослідник з Массачусетського технологічного інституту в Кембриджі та співавтор дослідження
Він також поділився, що початковий аналіз даних поляризації від IXPE показав, що вона впала до нуля між першим та другим спостереженнями. “Потім ми зрозуміли, що поляризація насправді була приблизно такою ж, але її напрямок буквально здійснив розворот, повернувши майже на 180 градусів за два дні”, – пояснив Маршалл. А третє спостереження, яке почалось на день пізніше, показало, що напрямок поляризації продовжує обертатися з тією ж швидкістю, що здивувало вчених.
Ще дивнішим було те, що одночасні оптичні, інфрачервоні та радіовиміри взагалі не показали жодних змін у стабільності чи структурі. Зміни не вдавалось зафіксувати, навіть коли поляризоване рентгенівське випромінювання відхилялося. Це означає, що ударна хвиля могла поширюватися вздовж спіралеподібних магнітних полів усередині потоку часток.
Концепція ударної хвилі, що прискорює частки у промні, узгоджується з теоріями про Маркарян 501 – це ще однин блазар, за яким веде спостереження IXPE. Детальне дослідження про цей об’єкт вийшло наприкінці 2022 року.
Наразі Ді Джезу, Маршалл та їхні колеги хочуть глибше вивчити Маркарян 421 та інші подібні йому об’єкти, щоби більше дізнатись про коливання струменя. А також дослідити їхню частоту.
Раніше OBOZREVATEL розповідав про білі діри, які можуть бути антиподами чорних дір, але досі викликають у вчених суперечки.
