Ученые определили форму короны черной дыры
Новые результаты, полученные с использованием данных миссии NASA IXPE (Viaging X-ray Polarimetry Explorer), предлагают беспрецедентную информацию о форме и природе важной для черных дыр структуры, называемой короной.
Корона — это смещающаяся область плазмы, которая является частью потока материи в черную дыру, о которой ученые имеют только теоретическое представление. Новые результаты впервые раскрывают форму короны и могут помочь понять роль короны в питании и поддержании черных дыр.
Многие черные дыры окружены аккреционными дисками. Некоторые черные дыры также имеют релятивистские струи — сверхмощные выбросы материи, выбрасываемые в космос на высокой скорости.
Менее известно, что, возможно, черные дыры, обладают перегретой короной. В то время как корона Солнца, которая является самой внешней атмосферой звезды, светится при температуре примерно один миллион градусов, температура короны черной дыры оценивается в миллиарды градусов.
«Ученые давно размышляют о составе и геометрии короны», — говорит Линни Сааде, научный сотрудник в Центре космических полетов имени Маршалла, НАСА, и ведущий автор новой работы. «Это сфера над и под черной дырой, или атмосфера, созданная аккреционным диском, или, может быть, плазма, расположенная у основания струй?»
Рентгеновская обсерватория IXPE продемонстрировала, что среди всех черных дыр, корональные свойства которых можно было измерить напрямую с помощью поляризации, было обнаружено, что корона простирается в том же направлении, что и аккреционный диск, что впервые дало подсказки относительно формы короны и четкое доказательство ее связи с аккреционным диском.
Исследовательская группа изучила данные наблюдений IXPE за 12 черными дырами, среди которых были Cygnus X-1 и Cygnus X-3, двойные черные дыры звездной массы, расположенные на расстоянии около 7.000 и 37.000 световых лет от Земли соответственно, а также LMC X-1 и LMC X-3, черные дыры звездной массы в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии более 165.000 световых лет.
IXPE также наблюдал ряд сверхмассивных черных дыр, включая ту, что находится в центре галактики Циркуль, на расстоянии 13 миллионов световых лет от Земли, и те, что находятся в галактиках NGC 1068 и NGC 4151, на расстоянии 47 миллионов световых лет и почти 62 миллионов световых лет соответственно.
Черные дыры звездной массы обычно имеют массу примерно в 10–30 раз больше массы Солнца, тогда как сверхмассивные черные дыры могут иметь массу в миллионы или миллиарды раз больше. Несмотря на эти огромные различия в масштабах, данные IXPE показывают, что оба типа черных дыр создают аккреционные диски схожей геометрии.
«Это удивительно», — сказал астрофизик из Института Маршалла Филип Каарет, главный исследователь миссии IXPE, поскольку способы питания этих двух типов совершенно разные. «Черные дыры звездной массы забирают материю из своих звезд-компаньонов, тогда как сверхмассивные черные дыры поглощают все вокруг себя. Но механизм аккреции функционирует примерно так же».
По словам ученых, это захватывающая перспектива, поскольку она предполагает, что исследования черных дыр звездной массы, которые обычно находятся гораздо ближе к Земле, чем их гораздо более массивные собратья, могут помочь пролить новый свет на свойства сверхмассивных черных дыр.
В дальнейшем команда астрономов надеется провести дополнительные исследования обоих типов черных дыр.