Видео дня
NASA открыло блазар, который удивил и превзошел все ожидания: что с ним не так
Достаточно распространенным объектом во Вселенной являются сверхмассивные черные дыры, создающие мощные струи высокоэнергетических частиц, из которых исходит свет необычайной яркости. Когда такой луч указывает прямо на Землю, такая система называется блазаром.
Изучение балазаров происходит с помощью инструмента NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), запущенного в декабре 2021 года. В частности, с его помощью ученые пытаются понять, почему частицы в струе движутся с большими скоростями и энергиями. Как пояснили в NASA, инструмент IXPE измеряет особое свойство рентгеновского света, называемого поляризацией, и имеет отношение к организации электромагнитных волн на рентгеновских частотах. И вот на днях международная группа астрофизиков опубликовала новые данные IXPE о блазаре под названием Маркарян 421, которые оказались несколько необычными.
Объект находится в созвездии Большой Медведицы. Его удаленность от Земли составляет около 400 миллионов световых лет. Выяснилось, что в части потока частиц, где происходит ускорение, магнитное поле имеет спиральную структуру.
"Маркариан 421 – старый друг астрономов, занимающихся высокими энергиями", – объяснила Лаура Ди Джезу, ведущая автор статьи, опубликованной в журнале Nature Astronomy. По ее словам, астрофизики давно считают блазары интересным объектом для изучения, однако он превзошел надежды ученых. Объект продемонстрировал как рентгеновская поляриметрия "обогащает нашу способность исследовать сложную геометрию магнитного поля и ускорение частиц в разных областях релятивистских струй".
Потоки частиц, подобные исходящему из Маркарян 421, могут простираться на миллионы световых лет в длину. Они чрезвычайно ярки, ведь по мере приближения частиц к скорости света, они увеличивают количество энергии и ведут себя странным образом, как и предполагал Эйнштейн. Лучи от блазаров имеют эффект, подобный изменению громкости сирены скорой помощи. Чем ближе она подъезжает, тем она громче. Так и свет от луча, направленный на нас, тоже кажется более ярким. И это причина почему блазар может затмить все звезды галактики, в которой он находится.
Астрофизики исследуют блазары уже не одно десятилетие, но до сих пор не понимают до конца все происходящие в них физические процессы. Рентгеновская поляриметрия IXPE, измеряющая среднее направление электрического поля световых волн, позволяет исследовать их на новом уровне. В частности, более подробно изучить физическую геометрию и источник их излучения.
До сих пор исследовательские модели блазаров изображали их спиралевидную структуру похожей на то, как организована человеческая ДНК. Но ученые не ожидали, что спиральная структура будет содержать области ускоряющихся от ударов частиц.
IXPE обнаружил странную по-прежнему изменчивость угла поляризации во время трех длительных наблюдений за Маркарян 421 в мае и июне 2022 года. "Мы ожидали, что направление поляризации может измениться, но мы думали, что большие вращения будут редкостью, основываясь на предыдущих оптических наблюдениях многих блазаров. Так что мы запланировали несколько наблюдений за блазаром, первое из которых показало постоянную поляризацию 15%", - рассказал Герман Маршалл, физик-исследователь из Массачусетского технологического института в Кембридже и соавтор исследования
Он также поделился, что первоначальный анализ данных поляризации от IXPE показал, что она упала до нуля между первым и вторым наблюдениями. "Потом мы поняли, что поляризация на самом деле была примерно такой же, но ее направление буквально совершило разворот, повернувшись почти на 180 градусов за два дня", – объяснил Маршалл. А третье наблюдение, которое началось днем позже, показало, что направление поляризации продолжает вращаться с той же скоростью, что удивило ученых.
Еще удивительнее было то, что одновременные оптические, инфракрасные и радиоизмерения вообще не показали никаких изменений в стабильности или структуре. Изменения не удалось зафиксировать, даже когда поляризованное рентгеновское излучение отклонялось. Это означает, что ударная волна могла распространяться вдоль спиралевидных магнитных полей внутри потока частиц.
Концепция ударной волны, ускоряющая частицы в луче, согласуется с теориями о Маркаряне 501 – это еще один блазар, за которым ведет наблюдение IXPE. Подробное исследование об этом объекте вышло в конце 2022 года.
Сейчас Ди Джезу, Маршалл и их коллеги хотят глубже изучить Маркарян 421 и другие подобные ему объекты, чтобы больше узнать о колебаниях струи. А также изучить их частоту.
Ранее OBOZREVATEL рассказывал о белых дырах, которые могут быть антиподами черных дыр, но до сих пор вызывают у ученых споры.
Подписывайтесь на каналы OBOZREVATEL в Telegram, Viber и Threads, чтобы быть в курсе последних событий.