Aktyvūs galaktikos branduoliai, maitinami juose esančių supermasyvių juodųjų skylių, yra ryškiausi visatos objektai. Šviesa kyla iš medžiagos čiurkšlių, kurie beveik šviesos greičiu išmetami iš aplinkos aplink juodąją skylę. Daugeliu atvejų šie aktyvūs galaktikos branduoliai vadinami kvazarais. Tačiau retais atvejais, kai vienas iš purkštukų yra nukreiptas tiesiai į Žemę, jis vadinamas blazaru ir atrodo daug ryškesnis.

Nors bendras blazaro veikimo principas buvo parengtas, daugelis detalių vis dar menkai suprantamos, įskaitant tai, kaip greitai judanti medžiaga sukuria tiek daug šviesos. Dabar mokslininkai pertvarkė naują kosmoso observatoriją, vadinamą Poliarizuojantis rentgeno vaizdų tyrinėtojas (IXPE) link vienos ryškiausių liepsnų danguje. Apibendrinant, jo duomenys ir kiti stebėjimai rodo, kad šviesa susidaro, kai juodosios skylės purkštukai susiduria su lėtai judančia medžiaga.

Lėktuvai ir šviesa

IXPE specializuojasi aptikti didelės energijos fotonų poliarizaciją – virpesių kryptį elektriniame šviesos lauke. Poliarizacijos informacija gali mums ką nors pasakyti apie procesus, kurie sukūrė fotonus. Pavyzdžiui, fotonai, kilę iš netvarkingos aplinkos, turės iš esmės atsitiktinę poliarizaciją, o labiau sutvarkyta aplinka linkusi gaminti fotonus su ribotu poliarizacijos diapazonu. Šviesa, einanti per medžiagas ar magnetinius laukus, taip pat gali pakeisti savo poliarizaciją.

Įrodyta, kad tai naudinga tiriant blazarus. Didelės energijos fotonus, kuriuos skleidžia šie objektai, generuoja purkštukuose esančios įkrautos dalelės. Kai šie objektai keičia trajektoriją arba sulėtėja, jie turi atiduoti energiją fotonų pavidalu. Kadangi jie juda beveik šviesos greičiu, jie turi atsisakyti daug energijos, todėl blazarai gali skleisti visą spektrą nuo radijo bangų iki gama spindulių – kai kurie iš pastarųjų išlieka toje energijoje, nepaisant milijardus metų trukusio raudonojo poslinkio. .

Taigi kyla klausimas, dėl ko šios dalelės sulėtėja. Yra dvi pagrindinės idėjos. Vienas iš tokių veiksnių yra tai, kad orlaivių aplinka yra nerami, chaotiškai kaupiasi medžiagos ir magnetiniai laukai. Dėl to dalelės sulėtėja, o chaotiška aplinka reikš, kad poliarizacija taps iš esmės atsitiktinė.

Alternatyvi idėja apima smūginę bangą, kai purkštukų medžiaga susiduria su lėtai judančia medžiaga, sulėtindama ją. Tai gana tvarkingas procesas, sukuriantis santykinai ribotą poliarizaciją, kuri tampa ryškesnė esant didesnei energijai.

Įveskite IXPE

Naujasis stebėjimų rinkinys yra suderinta kampanija, skirta įrašyti Blazar Markarian 501 naudojant įvairius teleskopus, kurie fiksuoja poliarizaciją ilgesniuose bangos ilgiuose, o IXPE valdo didžiausios energijos fotonus. Be to, tyrėjai kelių observatorijų archyvuose ieškojo ankstesnių Markarian 501 stebėjimų, kurie leido jiems nustatyti, ar poliarizacija laikui bėgant buvo stabili.

Apskritai visame spektre nuo radijo bangų iki gama spindulių išmatuotos poliarizacijos buvo kelių laipsnių atstumu viena nuo kitos. Laikui bėgant jis taip pat buvo stabilus, o jo lygiavimas padidėjo esant didesnei fotonų energijai.

Vis dar yra šiek tiek poliarizacijos skirtumo, o tai rodo santykinai nedidelį perturbaciją susidūrimo vietoje, o tai tikrai nėra staigmena. Tačiau jis yra daug mažiau turbulentinis, nei galėtumėte tikėtis iš turbulentinės medžiagos, turinčios sudėtingus magnetinius laukus.

Nors šie rezultatai leidžia geriau suprasti, kaip juodosios skylės gamina šviesą, šis procesas galiausiai priklauso nuo purkštukų, atsirandančių šalia juodosios skylės, gamybos. Vis dar nėra visiškai suprantama, kaip susidaro šie purkštukai, todėl žmonės, studijuojantys juodosios skylės astrofiziką, vis dar turi priežasčių grįžti į darbą po savaitgalio.

gamta2022 m. DOI: 10.1038 / s41586-022-05338-0 (Apie DOI).