В международном сотрудничестве между Японией и Швецией ученые выяснили, как гравитация влияет на форму материи вблизи черной дыры в двоичной системе Лебедь Х-1 (Cygnus X-1).
Их результаты, которые были опубликованы в журнале Nature Astronomy в этом месяце, могут помочь ученым понять физику сильной гравитации и эволюцию черных дыр и галактик.
Рядом с центром созвездия Лебедя находится звезда, вращающаяся вокруг первой черной дыры, обнаруженной во Вселенной. Вместе они образуют двоичную систему, известную как Лебедь Х-1. Эта черная дыра также является одним из самых ярких источников рентгеновских лучей в небе. Однако геометрия материи, которая порождает этот свет, была неопределенной. Исследовательская группа раскрыла эту загадку по новой методике, называемой рентгеновской поляриметрией.
Делать снимок черной дыры непросто. Во-первых, еще нельзя наблюдать черную дыру, потому что свет не может ее избежать. Вместо этого, чтобы наблюдать за самой черной дырой, ученые могут наблюдать свет и другие виды излучений, исходящие из вещества, близкого к черной дыре. В случае с Лебедь Х-1 данные излучения исходят от звезды, которая близко вращается вокруг черной дыры.
Большинство света, которое мы видим, подобно Солнцу, вибрирует во многих направлениях. Поляризация фильтрует свет так, что он вибрирует в одном направлении. Как снежные очки с поляризованными объективами позволяют лыжникам легче видеть, куда они спускаются с горы - они работают, потому что фильтр рассеивает свет, отражающийся от снега.
«Это та же ситуация с жесткими рентгеновскими лучами вокруг черной дыры, - сказал помощник профессора Университета Хиросимы и соавтор исследования Хиромицу Такахаси (Hiromitsu Takahashi), - Тем не менее, в этот фильтр проникают жесткие рентгеновские лучи и гамма-лучи, излучаемые из-за воздействия черной дыры. Для этих лучей нет таких «очков», поэтому нам нужен еще один особый вид детектирования, чтобы направлять и измерять это рассеяние света».
Команде нужно было выяснить, откуда свет, где и как он рассеивается. Чтобы сделать оба этих измерения, они запустили рентгеновский поляриметр на воздушном шаре под названием PoGO+. Оттуда команда могла объединить данные о том, какая часть жестких рентгеновских лучей отражалась от диска аккреции, и в связи с этим определяла форму вопроса.
Две конкурирующие модели описывают, как материя вблизи черной дыры может выглядеть в двоичной системе, такой как Лебедь Х-1: ламповый столб и расширенная модель. В модели лампового столба корона компактна и тесно связана с черной дырой. Фотоны сгибаются к аккреционному диску, что приводит к более отраженному свету. В расширенной модели корона больше и распространяется вокруг черной дыры. В этом случае отраженный свет на диске слабее.
Поскольку свет не отклонялся так сильно под сильной гравитацией черной дыры, команда пришла к выводу, что черная дыра соответствует расширенной модели короны.
С помощью этой информации исследователи могут выявить больше характеристик черных дыр. Одним из примеров является его вращение. Эффект спина может изменить пространство-время, окружающее черную дыру. Спин мог также дать ключ к эволюции черной дыры. Это может замедляться со скоростью с начала Вселенной, или это может накапливать материю и вращаться быстрее.
«Черная дыра в созвездии Лебедя - одна из многих, - сказал Такахаси, - Мы хотели бы изучить больше черных дыр, используя рентгеновскую поляриметрию, находящихся ближе к центру Млечного Пути. Возможно, это поможет нам лучше понять эволюцию черных дыр, а также эволюцию нашей галактики».
Ранее сообщалось о том, что галактика Андромеды, вероятно, поглотила 2 миллиарда лет назад сестру нашего Млечного Пути.
Комментариев нет:
Отправить комментарий