Тонкие потоки частиц, приблизившихся к скорости света, ярко излучают и обнаруживаются на сотнях миллионов и миллиардах световых лет. Источником их энергии до сих пор оставалось неизвестным. Новые наблюдения позволили связать такие струи с образованием огромных ударных волн.
Новый космический телескоп IXPE впервые зафиксировал поляризацию рентгеновского излучения отдаленного блазара — узкого потока частиц, выброшенных сверхмассивной черной дырой и ускоренных до скоростей, близких к скорости света. Исследование показало, что колоссальное ускорение этой релятивистской струи обеспечивают ударные волны, возникающие при столкновении с окружающей средой. статье, опубликованной в журнале Nature.
В центрах больших галактик размещаются сверхмассивные черные дыры, многие из которых активно поглощают окружающую материю.
Вещество при падении в дыру нагревается и ускоряется, образуя сравнительно плоский диск, закрученный спиралью. Под воздействием сильных магнитных полей часть вещества выбрасывается из полюсов диска в виде узких потоков частиц, разгоняемых до скоростей, близких к скорости света. релятивистских джетов.
Иногда подобные потоки случайным образом направляются к Земле. Вопреки большому расстоянию до нас, такое явление безопасно, но делает активные ядра далеких галактик хорошо видимыми. видимымиНа расстояниях, измеряемых миллионами и даже миллиардами световых лет. Такими объектами называют блазарамиИ ярко излучают в широком диапазоне волн — от радиоволн до рентгеновских лучей и даже гамма-лучей.
Точный механизм ускорения джетов пока неясен. Самые распространенные гипотезы предлагают две возможные причины их огромной энергии. По первой из них… перезамыканияМагнитное поле ускоряет плазму так же, как происходит на Солнце во время выбросов. Другая версия гласит, что бешеное ускорение создают ударные волны от столкновения джета с медленным веществом вокруг его источника. Такой механизм схож с движением воды из узкого сопла под большим давлением.
Международная группа учёных под руководством Иоанниса Лиодакиса из Университета Турку изучила отдаленный блазар, чтобы определить правдивость одной из гипотез. Маркарян 501Объект, обозначенный как МрК 501, удалён на 450 миллионов световых лет. Астрономы провели его обсервацию с помощью космического телескопа. IXPEВыведенный на орбиту менее года назад аппарат обладает способностью регистрировать рентгеновское излучение и его поляризацию.
Ускорение джета из-за магнитного пересоединения должно приводить к одинаковой поляризации излучения на всех длинах волн. Вторая гипотеза предполагает зависимость поляризации от длины волны. Пройдя через ударную волну, частицы получают большой импульс и излучают в рентгеновском диапазоне. При удалении от фронта волны энергия постепенно снижается, и излучение происходит на всё более длинных волнах. В этом случае поляризация должна быть сильнее выражена в рентгене, чем в менее «энергичных» частях спектра.
Спутник IXPE, наблюдая объект Mrk 501, впервые измерил поляризацию рентгеновского излучения блазара. Поляризация оказалась выше, чем у излучения с большей длиной волны. Гипотезу о том, что ударные волны придают джетам невероятную скорость и яркость, можно считать верной.