Загадкова пульсація чорної діри, що нагадує «серцебиття», змушує астрономів переосмислити усталені уявлення про поведінку цих космічних гігантів. Йдеться про об’єкт IGR J17091-3624 – чорну діру в подвійній системі, розташовану приблизно за 28 000 світлових років від Землі. Це явище, що отримало прізвисько «чорна діра, що б’ється, як серце», вражає своїми драматичними, ритмічними сплесками яскравості. Вона живиться матерією, викраденою у зірки-супутника, а її пульсації є наслідком коливань у перегрітій плазмі, що обертається навколо неї, утворюючи так званий акреційний диск, та у внутрішній ділянці, відомій як корона. Ці ділянки можуть досягати екстремальних температур і випромінювати неймовірно яскраві рентгенівські промені.
Що таке чорна діра та її оточення?
Чорна діра – це область простору-часу, гравітаційне тяжіння якої настільки сильне, що ніщо, навіть світло, не може її покинути. Унікальність IGR J17091-3624 полягає в тому, що вона є частиною подвійної системи, де два небесні тіла, у цьому випадку чорна діра та зірка-компаньйон, обертаються навколо спільного центру мас. Матерія з цієї зірки-супутника притягується до чорної діри, утворюючи навколо неї акреційний диск – спіраль із гарячого газу та пилу, що випромінює значну кількість енергії, перш ніж бути поглинутим. Над диском знаходиться корона – ще гарячіша, високоенергетична область, що є джерелом потужного рентгенівського випромінювання.
Несподівані вимірювання IXPE
Спостереження були проведені за допомогою космічного апарату IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) від NASA. IXPE – це передовий інструмент, розроблений для вивчення поляризації рентгенівського випромінювання від найекстремальніших космічних об’єктів, таких як чорні діри та нейтронні зірки. Він вимірює напрямок вібрації рентгенівських променів, що дозволяє астрономам визначати геометрію та динаміку матерії поблизу чорної діри.
IXPE зафіксував дивовижний ступінь поляризації – 9,1%, що значно вище, ніж передбачали теоретичні моделі. Зазвичай, такі високі показники поляризації вказують на те, що корона спостерігається майже «збоку», де її структура виглядає високо впорядкованою. Однак інші спостереження IGR J17091-3624 не відповідають такому уявленню, залишаючи вчених із бентежним протиріччям.
Нові гіпотези для пояснення явища
Астрономи висунули дві різні моделі для пояснення нещодавніх спостережень. Одна з них передбачає, що потужні вітри вириваються з акреційного диска, розсіюючи рентгенівські промені та посилюючи їхню поляризацію навіть без бокового огляду. Друга модель припускає, що сама корона рухається назовні з надзвичайною швидкістю, викликаючи релятивістські ефекти, які посилюють поляризацію. Симуляції обох сценаріїв відтворюють результати IXPE, але кожна з моделей кидає виклик давнім припущенням про середовища навколо чорних дір.
«Ці вітри є однією з найважливіших відсутніх ланок для розуміння зростання всіх типів чорних дір», — зазначив Максім Парра, співавтор дослідження з Університету Ехіме в Мацуямі, Японія. Університет Ехіме, розташований у місті Мацуяма на острові Сікоку, є одним із відомих японських наукових центрів, що робить значний внесок у розвиток астрономічної науки. «Астрономи можуть очікувати, що майбутні спостереження дадуть ще більше дивовижних вимірювань ступеня поляризації», — додав він.
Результати дослідження були опубліковані 27 травня в науковому журналі «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», що свідчить про їхню значущість для світової астрономічної спільноти.
