NASA’nın IXPE’si yeni keşfedilen bir kara deliğin yapı şekillerini detaylandırıyor

NASA’nın IXPE (Görüntüleme X-ışını Polarimetresi Gezgini), gökbilimcilerin bir kara delik için gerekli yapıların şekillerini, özellikle de onun etrafında dönen malzeme diskini ve korona adı verilen kayan plazma bölgesini daha iyi anlamalarına yardımcı oldu.

Swift J1727.8-1613 ikili sisteminin bir parçası olan yıldız kütleli kara delik, 2023 yazında, kısa süreliğine neredeyse diğer tüm X-ışını kaynaklarını gölgede bırakmasına neden olan olağandışı bir parlama olayı sırasında keşfedildi. Bu, bunun gibi bir X-ışını patlamasının başlangıcından, zirvesinden ve sonundan geçerken IXPE tarafından gözlemlenen türünün ilk örneğidir.

Swift J1727, yayınlanan bir dizi yeni çalışmanın konusudur. Astrofizik Günlük Mektupları, Astrofizik Dergisi Ve Astronomi ve Astrofizik. Bilim adamları, bulguların kara delik X-ışını ikili sistemlerinin davranışı ve evrimi hakkında yeni bilgiler sağladığını söylüyor.

Finlandiya Turku Üniversitesi’nde daimi araştırmacı olan astrofizikçi Alexandra Veledina, “Bu patlama inanılmaz derecede hızlı bir şekilde gelişti” dedi. “Patlamayı ilk tespit ettiğimiz andan itibaren Swift J1727’nin zirveye ulaşması sadece birkaç gün sürdü. O zamana kadar IXPE ve çok sayıda başka teleskop ve alet zaten veri topluyordu. Patlamayı eylemsizliğe dönüşüne kadar gözlemlemek heyecan vericiydi.”

2023’ün sonlarına kadar Swift J1727, X-ışını parlaklık birimleri için bir temel sağlamak için kullanılan standart X-ışını “mumu” olan Yengeç Bulutsusu’ndan kısa bir süre daha parlak kaldı. Bu tür patlamalar ikili yıldız sistemleri arasında olağandışı değildir, ancak nadiren bu kadar parlak ve eve bu kadar yakın (Dünya’dan sadece 8.800 ışıkyılı uzaklıkta) meydana gelirler. İkili sistem, patlamayı ilk olarak 24 Ağustos 2023’te Patlama Uyarı Teleskobu ile tespit eden ve kara deliğin keşfiyle sonuçlanan Swift Gama-ışını Patlama Misyonu’nun onuruna adlandırılmıştır.

X-ışını ikili sistemleri tipik olarak yaşam döngülerinin farklı aşamalarında birbirine yakın iki yıldız içerir. Yaşlı yıldızın yakıtı bittiğinde süpernova şeklinde patlayarak arkasında bir nötron yıldızı, beyaz cüce veya kara delik bırakır.

Swift J1727 örneğinde, ortaya çıkan kara deliğin güçlü yerçekimi, kendisine eşlik eden yıldızdan malzemeyi sıyırıp, malzemeyi 1,8 milyon Fahrenheit dereceden fazla ısıtıyor ve çok büyük miktarda X-ışını saçımı üretiyor. Bu madde bir birikim diski oluşturdu ve aşırı ısınmış bir korona içerebilir. Kara deliğin kutuplarında madde de ikili sistemden göreli jetler şeklinde kaçabilir.

NASA ve araştırmacıların tüm bu olguları incelemesine yardımcı olan IXPE, bu tür ultra güçlü enerji kaynaklarının şeklini ve yapısını haritalamaya yardımcı olan ve çok uzakta olduklarında bile iç işleyişini aydınlatan ışığın özelliği olan X-ışını polarizasyonunda uzmanlaşmıştır. doğrudan görebilmemiz için.

Veledina, “Işığın kendisi yerçekiminden kaçamadığı için kara delikleri göremiyoruz” dedi. “Sadece etraflarında olup biteni gözlemleyebilir ve orada meydana gelen mekanizmalar ve süreçler hakkında sonuçlar çıkarabiliriz. IXPE bu iş için çok önemli.”

İngiltere’nin Newcastle-upon-Tyne kentindeki Newcastle Üniversitesi’nden araştırmacı Veledina ve Adam Ingram tarafından yürütülen Swift J1727 ile ilgili IXPE tabanlı çalışmalardan ikisi, ilk aşamalar patlamanın. Kaynağın son derece parlak hale geldiği kısa aylar boyunca, gözlemlenen X-ışını radyasyonunun ana kaynağı koronaydı.

Veledina, “IXPE, kara delik jetinin tahmini yönü boyunca ilerleyen X-ışını radyasyonunun polarizasyonunu belgeledi, dolayısıyla sıcak plazma, birikim diski düzleminde uzatıldı” dedi. “Benzer bulgular kalıcı kara delik ikilisi Cygnus X-1’de de rapor edildi, dolayısıyla bu bulgu, kısa ömürlü patlama sistemleri arasında geometrinin aynı olduğunu doğrulamaya yardımcı oluyor.”

Ekip ayrıca Swift J1727’nin zirve patlaması sırasında polarizasyon değerlerinin nasıl değiştiğini izledi. Onlar sonuçlar Elektromanyetik radyasyonun diğer enerji bantları üzerine yapılan çalışmalar sırasında eşzamanlı olarak elde edilen bulgularla örtüşüyor.

A üçüncü ve bir dördüncü Her ikisi de Prag’daki Çek Bilimler Akademisi’nden araştırmacılar Jiří Svoboda ve Jakub Podgorný tarafından yürütülen çalışma, Swift J1727’nin patlamasının ikinci bölümündeki X-ışını polarizasyonuna ve birkaç ay sonra oldukça enerjik bir duruma dönüşüne odaklandı. Podgorný’nin IXPE verilerini ve kara delik simülasyonlarını kullanan önceki çalışmaları nedeniyle yakın zamanda Çek Cumhuriyeti’nin en büyük ulusal doktora ödülüne layık görüldü. Doğa bilimleri alanında tez.

Polarizasyon verileri, sistemin bu arada gelişmesine ve X-ışını parlaklığının daha sonraki enerjik durumda önemli ölçüde düşmesine rağmen, patlamanın başlangıcı ve sonu arasında koronanın geometrisinin önemli ölçüde değişmediğini gösterdi.

Sonuçlar, genel olarak kara deliklerdeki birikim diski, korona ve ilgili yapıların değişen şekil ve yapılarına ilişkin anlayışımızda ileriye doğru atılmış önemli bir adımı temsil ediyor. Çalışmalar aynı zamanda IXPE’nin sistemin tüm bu unsurlarının nasıl bağlantılı olduğunu belirlemeye yönelik bir araç olarak değerinin yanı sıra kozmostaki ani, dramatik değişiklikleri izlemek için diğer gözlemevleriyle işbirliği yapma potansiyelini de ortaya koyuyor.

Ortak yazar Michal Dovčiak, “İkili sistemlerde kara deliklerin yakınındaki maddeye ilişkin daha fazla gözleme ihtiyaç var, ancak Swift J1727.8-1613’ün farklı eyaletlerdeki başarılı ilk gözlem kampanyası, hayal edebileceğimiz yeni bir bölümün en iyi başlangıcıdır” dedi. Çek Bilimler Akademisi’nde de araştırma yürüten, yıldız kütleli kara delikler üzerine IXPE çalışma grubunun lideri ve makale serisinin lideri.