Polarize X-ışınları, kara deliğin etrafındaki aşırı sıcak maddenin şeklini ve yönünü ortaya çıkarır.

Araştırmacıların, Cygnus X-1 adlı yıldız kütleli bir kara deliğe ilişkin son gözlemleri, kara deliği hemen çevreleyen bölgedeki aşırı sıcak maddenin konfigürasyonu hakkında yeni ayrıntılar ortaya koyuyor.

Madde bir kara deliğe doğru çekilirken milyonlarca dereceye kadar ısıtılır. Bu sıcak madde X-ışınlarında parlıyor. Araştırmacılar, kara deliklerin maddeyi nasıl yuttuğunu açıklayan modelleri test etmek ve geliştirmek için bu X-ışınlarının polarizasyonunun ölçümlerini kullanıyor ve evrendeki X-ışınları da dahil olmak üzere en parlak ışık kaynaklarından biri haline geliyor.

Dergi tarafından çevrimiçi olarak yayınlanan Cygnus X-1’den yeni ölçümler Bilim 3 Kasım Perşembe günü, NASA ve İtalyan Uzay Ajansı (ASI) arasındaki uluslararası bir işbirliği olan Görüntüleme X-Işını Polarimetri Gezgini (IXPE) görevinden kitlesel olarak büyüyen bir kara deliğin ilk gözlemlerini temsil ediyor. Cygnus X-1, yörüngede 21 güneş kütleli bir kara delikten ve 41 güneş kütleli bir yoldaş yıldızdan oluşan galaksimizdeki en parlak X-ışını kaynaklarından biridir.

Wayman Crow Sanat ve Bilim Fizik Profesörü Henric Krawczynski, “Kara deliklere ilişkin önceki X-ışını gözlemleri yalnızca sıcak plazmadan kara deliklere doğru dönen X-ışınlarının varış yönünü, varış zamanını ve enerjisini ölçtü” dedi. Louis’deki Washington Üniversitesi’nde ve üniversitenin McDonnell Uzay Bilimleri Merkezi’nde öğretim üyesi. “IXPE ayrıca X-ışınlarının nasıl yayıldığı ve kara deliğe yakın malzemeyi nereye ve ne şekilde saçtığı hakkında bilgi taşıyan lineer polarizasyonlarını da ölçer.”

Bir kara deliğin olay ufkunun içinden hiçbir ışık, hatta X-ışınlarından gelen ışık bile kaçamaz. IXPE ile tespit edilen X-ışınları, kara deliğin 60 km çapındaki olay ufkunu çevreleyen 2.000 km çapındaki bir bölgede sıcak madde veya plazma tarafından yayılır.

IXPE verilerini Mayıs ve Haziran 2022’de NASA’nın NICER ve NuSTAR X-ışını gözlemevlerinden gelen eşzamanlı gözlemlerle birleştirmek, yazarların plazmanın geometrisini, yani şeklini ve yerini kısıtlamasına izin verdi.

Araştırmacılar, plazmanın, daha önceki radyo gözlemlerinde görüntülenen, iki taraflı, kalem şeklindeki bir plazma çıkışına veya jetine dik olarak uzandığını buldular. X-ışını polarizasyonunun yönünün ve jetin hizalanması, kara deliğe yakın X-ışını parlak bölgesindeki süreçlerin jetin fırlatılmasında çok önemli bir rol oynadığı hipotezine güçlü destek verir.

Gözlemler, sıcak plazmanın koronasının ya kara deliğe doğru spiral oluşturan madde diskini sandviçlediğini ya da bu diskin iç kısmını değiştirdiğini öngören modellerle eşleşiyor. Yeni polarizasyon verileri, kara deliğin koronasının jet ekseni boyunca dar bir plazma sütunu veya konisi olduğu modelleri dışlıyor.

Bilim adamları, bir kara deliğin etrafındaki plazmanın geometrisinin daha iyi anlaşılmasının, kara deliklerin iç işleyişi ve nasıl kütle biriktirdikleri hakkında çok şey ortaya çıkarabileceğini kaydetti.

Krawczynski, “Bu yeni bilgiler, yerçekiminin kara deliklere yakın uzay ve zamanı nasıl eğrilttiğine dair gelişmiş X-ışını çalışmalarını mümkün kılacak.” Dedi.

Çek Bilimler Akademisi Astronomi Enstitüsü’nden ortak yazar Michal Dovčiak, özellikle Cygnus X-1 kara deliği ile ilgili olarak, “IXPE gözlemleri, birikim akışının önceden düşünülenden daha fazla görüldüğünü ortaya koyuyor” dedi.

Turku Üniversitesi’nden ortak yazar Alexandra Veledina, “Bu, kara deliğin ekvator düzlemi ile ikilinin yörünge düzleminin yanlış hizalanmasının bir imzası olabilir” ya da kara deliğin ve ona eşlik eden yıldızın ikili ikilisi açıkladı. . “Sistem, kara delik progenitör yıldızı patladığında bu yanlış hizalamayı elde etmiş olabilir.”

Ortak yazar Fabio Muleri, “IXPE misyonu, NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde üretilen X-ışını aynalarını ve ASI, Ulusal Astrofizik Enstitüsü (INAF) ve Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü işbirliğiyle sağlanan odak düzlemi enstrümantasyonunu kullanıyor” dedi. INAF-IAPS. “Kuğu X-1’in ötesinde, IXPE, kütle artan nötron yıldızları, pulsarlar ve pulsar rüzgar nebulaları, süpernova kalıntıları, galaktik merkezimiz ve aktif galaktik çekirdekler dahil olmak üzere çok çeşitli aşırı X-ışını kaynaklarını incelemek için kullanılıyor. bir sürü sürpriz var ve biz çok eğleniyoruz.”

Aynı sayıda ikinci bir makale Bilim Padova Üniversitesi’nde Roberto Taverna tarafından yönetildi ve magnetar 4U 0142+61’den yüksek düzeyde polarize X-ışınlarının IXPE saptamasını anlatıyor.

Krawczynski, “Astrofizikteki bu yeni bilimsel keşif dalgasının bir parçası olmaktan heyecan duyuyoruz.” Dedi.