Görüntüleme X-ışını Polarimetri Gezgini, araştırmacıların kara delik koronasının şeklini belirlemesine yardımcı oluyor

NASA’nın IXPE (Görüntüleme X-ışını Polarimetrisi Gezgini) misyonundan elde edilen verileri kullanan yeni bulgular, korona adı verilen kara delikler için önemli olan bir yapının şekli ve doğası hakkında benzeri görülmemiş bir anlayış sunuyor. Bulgular: yayınlandı içinde Astrofizik Dergisi.

Korona, maddenin kara deliğe akışının bir parçası olan ve bilim adamlarının hakkında yalnızca teorik bir anlayışa sahip olduğu, değişen bir plazma bölgesidir. Yeni sonuçlar koronanın şeklini ilk kez ortaya koyuyor ve bilim adamlarının koronanın kara delikleri besleme ve sürdürmedeki rolünü anlamalarına yardımcı olabilir.

Işık bile devasa yerçekiminden kaçamadığı için bu adı alan birçok kara delik, birikinti diskleri, yani enkazla dolu gaz girdapları ile çevrilidir. Bazı kara delikler aynı zamanda göreceli jetlere de sahiptir; çevrelerindeki maddeleri aktif olarak yiyen kara delikler tarafından yüksek hızda uzaya fırlatılan ultra güçlü madde patlamaları.

Belki daha az bilinen şey, Dünya’nın güneşi ve diğer yıldızlar gibi atıştırmalık kara deliklerin de aşırı ısınmış bir koronaya sahip olmasıdır. Yıldızın en dış atmosferi olan Güneş’in koronası yaklaşık 1,8 milyon Fahrenheit sıcaklıkta yanarken, bir kara delik koronasının sıcaklığının milyarlarca derece olduğu tahmin ediliyor.

Astrofizikçiler önceden tanımlanmış koronalar yıldız kütleli kara delikler (bir yıldızın çökmesiyle oluşanlar) ve Samanyolu galaksisinin kalbindeki gibi süper kütleli kara delikler arasında.

NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde doktora sonrası araştırmacı ve yeni bulguların baş yazarı Lynne Saade, “Bilim insanları uzun süredir koronanın yapısı ve geometrisi hakkında spekülasyonlar yapıyorlardı” dedi. “Kara deliğin üstünde ve altında bir küre mi, yoksa birikim diskinin ürettiği bir atmosfer mi, yoksa jetlerin tabanında bulunan bir plazma mı?”

En güçlü enerji kaynaklarının bile şeklini ve yapısını haritalamaya yardımcı olan, nesneler doğrudan görülemeyecek kadar küçük, parlak veya uzak olduğunda bile iç işleyişini aydınlatan ışığın özelliği olan X-ışını polarizasyonu konusunda uzmanlaşmış IXPE’ye girin. Tıpkı bir tam güneş tutulması sırasında güneşin koronasını güvenli bir şekilde gözlemleyebildiğimiz gibi, IXPE de kara deliğin birikim geometrisini veya birikim diskinin ve korona dahil ilgili yapıların şeklini ve yapısını net bir şekilde incelemek için araçlar sağlar.

Saade, “X-ışını polarizasyonu, kara delik birikim geometrisini incelemek için yeni bir yol sağlıyor” dedi. “Eğer kara deliklerin birikim geometrisi kütleden bağımsız olarak benzerse, aynı şeyin onların polarizasyon özellikleri için de geçerli olmasını bekliyoruz.”

IXPE, korona özelliklerinin polarizasyon yoluyla doğrudan ölçülebildiği tüm kara delikler arasında koronanın birikim diskiyle aynı yönde uzandığının bulunduğunu gösterdi; bu, ilk kez koronanın şekline dair ipuçları ve net kanıtlar sağladı birikim diskiyle olan ilişkisi. Sonuçlar, koronanın diskin üzerinde asılı duran bir elektrik direğine benzeme olasılığını ortadan kaldırıyor.

Araştırma ekibi, IXPE’nin aralarında Cygnus X-1 ve Cygnus X-3’ün de bulunduğu 12 kara delik, Dünya’dan sırasıyla yaklaşık 7.000 ve 37.000 ışıkyılı uzaklıkta yıldız kütleli ikili kara delik sistemleri ve LMC X-1 ve LMC X-1 ile ilgili gözlemlerinden elde edilen verileri inceledi. LMC X-3, Büyük Macellan Bulutu’nda 165.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan yıldız kütleli kara delikler.

IXPE ayrıca, Dünya’dan 13 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Circinus galaksisinin merkezindeki kara delik ve 47 milyon ışıkyılı uzaklıkta ve yaklaşık 62 milyon ışık yılı uzaklıktaki NGC 1068 ve NGC 4151 galaksilerinde bulunanlar da dahil olmak üzere çok sayıda süper kütleli kara delik gözlemledi. -yıl uzakta.

Yıldız kütleli kara delikler tipik olarak Dünya’nın güneşinin kabaca 10 ila 30 katı kadar bir kütleye sahipken, süper kütleli kara delikler milyonlarca ila on milyarlarca kat daha büyük bir kütleye sahip olabilir. Ölçekteki bu büyük farklılıklara rağmen, IXPE verileri her iki tür kara deliğin de benzer geometriye sahip birikim diskleri oluşturduğunu öne sürüyor.

IXPE misyonunun baş araştırmacısı Marshall astrofizikçisi Philip Kaaret, bunun şaşırtıcı olduğunu, çünkü iki türün beslenme şeklinin tamamen farklı olduğunu söyledi.

“Yıldız kütleli kara delikler, yoldaş yıldızlardan kütle koparırken, süper kütleli kara delikler etraflarındaki her şeyi yutuyor” dedi. “Yine de birikim mekanizması hemen hemen aynı şekilde işliyor.”

Saade, bunun heyecan verici bir ihtimal olduğunu söyledi, çünkü yıldız kütleli kara deliklerle ilgili çalışmaların (genellikle çok daha büyük kuzenlerinden Dünya’ya çok daha yakın olan) süper kütleli kara deliklerin özelliklerine de yeni bir ışık tutmaya yardımcı olabileceğini öne sürüyor.

Ekip bundan sonra her iki türde de ek incelemeler yapmayı umuyor.

Saade, bu devlerin röntgen çalışmalarından elde edilecek daha çok şey olduğunu tahmin ediyor.

“IXPE, X-ışını astronomisine, birikimin altında yatan süreçleri ortaya çıkarmak ve kara deliklerle ilgili yeni bulguların kilidini açmak için uzun zamandır ilk fırsatı sağladı” dedi.