Bu NASA gösterimi, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) tarafından blazar Markarian 421’in son gözlemlerinden çıkarıldığı şekliyle bir kara delik jetinin yapısını göstermektedir. Jet, görüntünün altında gösterilen ve zamanla kara deliğin yörüngesinde dönen ve düşen bir yığılma diski tarafından desteklenmektedir. Helisel manyetik alanlar jetin içinden geçirilir. IXPE gözlemleri, X-ışınlarının sarmal manyetik alanların etrafında dönen malzeme içinden kaynaklanan bir şokta üretilmesi gerektiğini göstermiştir. Ek, şok cephesinin kendisini gösterir. X-ışınları, şok cephesine en yakın beyaz bölgede üretilirken, optik ve radyo emisyonu, şoktan daha uzaktaki daha çalkantılı bölgelerden gelmelidir. Kredi bilgileri: NASA/Pablo Garcia
Evren, yüksek enerjili parçacıklardan oluşan güçlü jetler üreten ve uzayın enginliğinde aşırı parlaklık kaynakları yaratan güçlü süper kütleli kara deliklerle dolup taşmaktadır. Bu jetlerden biri doğrudan Dünya’yı işaret ettiğinde, bilim adamları Kara delik sistem bir blazar.
Jetteki parçacıkların neden büyük hızlar ve enerjilerle hareket ettiğini anlamak için bilim insanları NASAAralık 2021’de kullanıma sunulan IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer). Bu gelişmiş araç, X-ışını frekanslarında elektromanyetik dalgaların düzenlenmesiyle ilgili olan ve polarizasyon olarak bilinen benzersiz bir X-ışını ışığı özelliğini ölçer.
Markarian 421’den Yeni Görüşler
Bu hafta, uluslararası bir astrofizik ekibi, IXPE’den Markarian 421 adlı bir blazar ile ilgili yeni bulguları yayınladı. Büyük Ayı takımyıldızında ve Dünya’dan yaklaşık 400 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan bu blazar, bilim adamlarını manyetik alanda sarmal bir yapıya dair kanıtlarla hayrete düşürdü. parçacıkların hızlandırıldığı alan.
Yeni makalenin baş yazarı İtalyan Uzay Ajansı astrofizikçisi Laura Di Gesu, “Markarian 421, yüksek enerjili gökbilimciler için eski bir dosttur” dedi. “Blazar’ın IXPE için değerli bir hedef olacağından emindik, ancak keşifleri, X-ışını polarimetrisinin göreceli jetlerin farklı bölgelerinde karmaşık manyetik alan geometrisini ve parçacık ivmesini araştırma yeteneğimizi nasıl zenginleştirdiğini başarılı bir şekilde göstererek en iyi beklentilerimizin ötesindeydi. ”
IXPE ekibinin Markarian 421’deki bulgularını detaylandıran yeni çalışma, en son baskısında mevcuttur. Doğa Astronomisi.
Sanatçının IXPE’yi Dünya yörüngesindeki temsili. Kredi bilgileri: NASA
Blazar Jets Fenomeni
Markarian 421’den yayılanlar gibi Blazar jetleri, milyonlarca ışıkyılı uzunluğunda olabilir. Özellikle parlaktırlar, çünkü parçacıklar ışık hızına yaklaştıkça muazzam miktarda enerji yayarlar ve Einstein’ın tahmin ettiği gibi tuhaf davranışlar sergilerler. Blazar jetleri daha da parlak çünkü tıpkı bir ambulans sireninin yaklaşırken daha yüksek sesle çalması gibi, bize doğrultulan ışık da daha parlak görünüyor. Bu, blazarların ev sahibi galaksilerindeki tüm yıldızları neden gölgede bırakabileceğini açıklıyor.
Blazar Jet Dinamiklerinin Muamması
Onlarca yıllık araştırmalara rağmen, blazar jetlerinin dinamiklerini ve emisyonlarını şekillendiren fiziksel süreçler, bilim adamları için anlaşılmaz olmaya devam ediyor. Bununla birlikte, ışık dalgalarının elektrik alanının ortalama yönünü ölçen IXPE’nin yeni X-ışını polarimetrisi, bu nesneler, fiziksel geometrileri ve emisyonlarının kaynağı hakkında rakipsiz bir bakış açısı sunuyor.
Şaşırtıcı Keşifler
Araştırmacıların modelleri tipik olarak, insanın organizasyonuna benzeyen, spiral bir sarmal yapıya sahip güçlü jet çıkışını tasvir eder. DNA. Ancak bilim adamları, sarmal yapının şoklarla hızlanan parçacık bölgelerini içermesini beklemiyorlardı.
IXPE, Mayıs ve Haziran 2022’de Markarian 421’in üç genişletilmiş gözlemi sırasında polarizasyon açısında şaşırtıcı değişkenlik keşfetti.
Cambridge’deki Massachusetts Institute of Technology’de araştırma fizikçisi ve çalışmanın ortak yazarı Herman Marshall, “Kutuplaşma yönünün değişebileceğini tahmin etmiştik, ancak birçok blazarın önceki optik gözlemlerine dayanarak büyük dönüşlerin nadir olacağını düşündük” dedi. kağıt. “Böylece, ilki %15’lik sabit bir polarizasyon gösteren blazarın birkaç gözlemini planladık.”
Dikkat çekici bir şekilde, IXPE’den gelen polarizasyon verilerinin ilk analizinin, birinci ve ikinci gözlemler arasında sıfıra düştüğünü gösterdiğini ekledi.
Marshall, “Sonra kutuplaşmanın aslında hemen hemen aynı olduğunu, ancak yönünün tam anlamıyla bir U dönüşü yaptığını ve iki gün içinde yaklaşık 180 derece döndüğünü fark ettik” dedi. “Daha sonra, bir gün sonra başlayan üçüncü gözlemde, kutuplaşma yönünün aynı hızla dönmeye devam ettiğini gözlemlemek bizi yine şaşırttı.”
Şok Dalgası Yayılımı ve Gelecekteki Gözlemler
Eşzamanlı optik, kızılötesi ve radyo ölçümlerinin – polarize X-ışını emisyonları saptığında bile – stabilitede veya yapıda hiçbir değişiklik göstermemesi daha da tuhaftı. Bu, jetin içindeki sarmal manyetik alanlar boyunca bir şok dalgasının yayıldığını gösteriyor.
Jetin parçacıklarını hızlandıran bir şok dalgası kavramı, IXPE tarafından gözlemlenen ve 2022’nin sonlarında yayınlanan bir araştırmaya yol açan ikinci bir blazar olan Markarian 501 hakkındaki teorilerle tutarlıdır. Ancak kuzeni Markarian 421, sarmal bir manyetik alana katkıda bulunan daha net kanıtlar göstermektedir. şok.
Di Gesu, Marshall ve meslektaşları, bu jet dalgalanmaları ve ne sıklıkta meydana geldikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için Markarian 421 ve diğer blazarlar üzerinde daha fazla gözlem yapmak için can atıyorlar.
Di Gesu, “IXPE sayesinde, astrofiziksel jetlerle ilgili çalışmalar için heyecan verici bir zaman” dedi.
Referans: Laura Di Gesu, Herman L. Marshall, Steven R. Ehlert, Dawoon E. Kim, Immacolata Donnarumma, Fabrizio Tavecchio, Ioannis Liodakis, Sebastian Kiehlmann tarafından “Blazar Mrk 421’den gelen jette X-ışını polarizasyon açısı dönüşünün keşfi” , Iván Agudo, Svetlana G. Jorstad, Fabio Muleri, Alan P. Marscher, Simonetta Puccetti, Riccardo Middei, Matteo Perri, Luigi Pacciani, Michela Negro, Roger W. Romani, Alessandro Di Marco, Dmitry Blinov, Ioakeim G. Bourbah, Evangelos Kontopodis, Nikos Mandarakas, Stylianos Romanopoulos, Raphael Skalidis, Anna Vervelaki, Carolina Casadio, Juan Escudero, Ioannis Myserlis, Mark A. Gurwell, Ramprasad Rao, Garrett K. Keating, Pouya M. Kouch, Elina Lindfors, Francisco José Aceituno, Maria I Bernardos, Giacomo Bonnoli, Víctor Casanova, Maya García-Comas, Beatriz Agís-González, César Husillos, Alessandro Marchini, Alfredo Sota, Ryo Imazawa, Mahito Sasada, Yasushi Fukazawa, Koji S. Kawabata, Makoto Uemura, Tsunefumi Mizuno, Tatsuya Nakaoka , Hiroshi Akitaya, Sergey S. Savchenko, Andrey A. Vasilyev, José L. Gómez, Lucio A. Antonelli, Thibault Barnouin, Raffaella Bonino, Elisabetta Cavazzuti, Luigi Costamante, Chien-Ting Chen, Nicolò Cibrario, Alessandra De Rosa, Federico Di Pierro, Manel Errando, Philip Kaaret, Vladimir Karas, Henric Krawczynski, Lindsey Lisalda, Grzegorz Madejski, Christian Malacaria, Frédéric Marin, Andrea Marinucci, Francesco Massaro, Giorgio Matt, Ikuyuki Mitsuishi, Stephen L. O’Dell, Alessandro Paggi, Abel L Peirson, Pierre-Olivier Petrucci, Brian D. Ramsey, Allyn F. Tennant, Kinwah Wu, Matteo Bachetti, Luca Baldini, Wayne H. Baumgartner, Ronaldo Bellazzini, Stefano Bianchi, Stephen D. Bongiorno, Alessandro Brez, Niccolò Bucciantini, Fiamma Capitanio, Simone Castellano, Stefano Ciprini, Enrico Costa, Ettore Del Monte, Niccolò Di Lalla, Victor Doroshenko, Michal Dovčiak, Teruaki Enoto, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Riccardo Ferrazzoli, Javier A. Garcia, Shuichi Gunji, Kiyoshi Hayashida, Jeremy Heyl , Wataru Iwakiri, Fabian Kislat, Takao Kitaguchi, Jeffery J. Kolodziejczak, Fabio La Monaca, Luca Latronico, Simone Maldera, Alberto Manfreda, C.-Y. Ng, Nicola Omodei, Chiara Oppedisano, Alessandro Papitto, George G. Pavlov, Melissa Pesce-Rollins, Maura Pilia, Andrea Possenti, Juri Poutanen, John Rankin, Ajay Ratheesh, Oliver J. Roberts, Carmelo Sgrò, Patrick Slane, Paolo Soffitta, Gloria Spandre, Douglas A. Swartz, Toru Tamagawa, Roberto Taverna, Yuzuru Tawara, Nicholas E. Thomas, Francesco Tombesi, Alessio Trois, Sergey S. Tsygankov, Roberto Turolla, Jacco Vink, Martin C. Weisskopf, Fei Xie ve Silvia Zane, 17 Temmuz 2023, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02032-7
IXPE, NASA ve İtalyan Uzay Ajansı arasında 12 ülkedeki ortaklar ve bilim işbirlikçileri ile yapılan bir işbirliğidir. IXPE, NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetiliyor. Merkezi Broomfield, Colorado’da bulunan Ball Aerospace, Colorado Üniversitesi’nin Boulder’daki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı ile birlikte uzay aracı operasyonlarını yönetiyor. IXPE’nin Markarian 421 gözlemleri, Amerika Birleşik Devletleri ve Fransa, Japonya, İspanya ve Girit’teki ortak gözlemevleri tarafından toplanan verilerle tamamlandı.