Огромные кольца вокруг черной дыры видны в рентгеновском свете

Астрономы изучили впечатляющие изображения, на которых виден набор колец вокруг черной дыры. Фотографии были сделаны с помощью рентгеновской обсерватории Chandra и обсерватории Neil Gehrels Swift. Рентгеновские изображения гигантских колец раскрывают информацию о пыли, находящейся в нашей галактике.

Черная дыра является частью двойной системы под названием V404 Cygni, расположенной примерно в 7 800 световых годах от Земли. Черная дыра активно вытягивает материал от звезды-компаньона — с массой примерно в половину Солнца — в диск вокруг невидимого объекта. Этот материал светится в рентгеновских лучах, поэтому астрономы называют эти системы «рентгеновскими двойными системами».

5 июня 2015 года Neil Gehrels Swift обнаружил вспышку рентгеновского излучения от V404 Cygni. Взрыв создал высокоэнергетические кольца из-за явления, известного как световое эхо. Вместо звуковых волн, отражающихся от стен каньона, световые эхо вокруг V404 Cygni возникли, когда вспышка рентгеновских лучей из системы черной дыры отразилась от пылевых облаков между V404 Cygni и Землей. Космическая пыль не похожа на бытовую пыль, а больше похожа на дым и состоит из крошечных твердых частиц.

Группа астрономов проанализировала 50 наблюдений системы Свифт, сделанных в 2015 году в период с 30 июня по 25 августа, и наблюдения Чандры, сделанные 11 и 25 июля 2015 года.

Кольца рассказывают астрономам не только о поведении черной дыры, но и о космическом пространстве между V404 Cygni и Землей. Например, диаметр колец в рентгеновских лучах показывает расстояния до промежуточных пылевых облаков, от которых отразился свет.

Если облако находится ближе к Земле, кольцо кажется больше, и наоборот. Световые эхо выглядят как узкие кольца, а не как широкие кольца или ореолы, потому что вспышка рентгеновского излучения длилась относительно короткий период времени.

Исследователи также использовали кольца, чтобы исследовать свойства самих пылевых облаков. Они сравнили рентгеновские спектры, то есть яркость рентгеновских лучей в диапазоне длин волн, с компьютерными моделями пыли различного состава.

Различный состав пыли приведет к различному количеству поглощаемых рентгеновских лучей с более низкой энергией, и их нельзя будет обнаружить с помощью Chandra. Это аналогично тому, как при прохождении контроля в аэропорту разные части тела человека или багажа поглощают разное количество рентгеновских лучей, что дает информацию об их структуре и составе.

Ученые определили, что пыль, скорее всего, содержит смесь зерен графита и силиката. Кроме того, анализируя внутренние кольца с помощью Чандры, они обнаружили, что плотность пылевых облаков не одинакова во всех направлениях. Предыдущие исследования предполагали, что это не так.