Исследователи изучили данные рентгеновской поляриметрии джетов (струй) черных дыр, полученные спутником IXPE. Результаты анализа показали, что лучшим объяснением стремительного ускорения частиц являются ударные волны.
Ученые использовали IXPE для наблюдения за блазаром Markarian 501 в созвездии Геркулеса. Эта активная система черных дыр находится в центре большой эллиптической галактики. Спутник наблюдал за объектом два раза по три дня с перерывом на две недели в марте 2022 года. Параллельно с этим наблюдением астрофизики использовали наземные телескопы для сбора данных в других диапазонах электромагнитных волн: оптическом, инфракрасном и радио.
Художественная иллюстрация исследования. Спутник IXPE собирает данные о поляризации рентгеновского излучения. Изображение: NASA, Pablo Garcia
По словам ученых, объединенные данные позволили ответить на вопрос, который оставался нерешенным в течение 40 лет: как частицы в джетах черных дыр разгоняются до таких высоких энергий. Ученые обнаружили, что рентгеновский свет более поляризован, чем оптический, который в свою очередь более поляризован, чем радио. Но направление поляризованного света было одинаковым для всех наблюдаемых длин волн света, а также совпадало с направлением джета.
После сравнения своей информации с теоретическими моделями исследователи установили, что данные наиболее точно соответствуют сценарию, в котором ударная волна ускоряет частицы струи. Ударная волна возникает, когда что-то движется быстрее, чем скорость звука окружающего материала, например, когда сверхзвуковой самолет пролетает в атмосфере нашей Земли, объясняют авторы работы.
Исследование не было предназначено для изучения происхождения ударных волн, которые до сих пор остаются загадкой. Но ученые предполагают, что возмущение потока струи приводит к тому, что часть ее становится сверхзвуковой. Это может быть результатом столкновения частиц высокой энергии внутри струи или резких изменений давления на границе струи. Авторы работы полагают, что новые исследования помогут установить точную природу ударных волн.
