Телескоп Международной космической станции делает удивительные наблюдения за поглощением в черной дыре
Телескоп на Международной космической станции произвел невероятное измерение рентгеновских лучей с высоким разрешением в результате засасывания черной дырой материи, что может иметь важное значение для понимания астрономами этих загадочных объектов.
Ученые знают, что черные дыры испускают высокоэнергетические рентгеновские лучи, когда они поглощают материю, но как и откуда это было предметом обсуждения. Исследование состава нейтронных звезд МКС, или NICER, позволило ученым наблюдать эти рентгеновские снимки, как никогда раньше. Это наблюдение могло бы помочь ученым лучше понять не только черные дыры, в несколько раз превышающие массу Солнца, подобные той, что наблюдалась здесь, но, возможно, бегемоты с миллиардной солнечной массой в галактических центрах.
«Ходили дебаты о том, как развиваются черные дыры», — сказал Гизмодо Эрин Кара, докторская степень в Университете Мэриленда и Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. «Мы видим, как они впадают в эти сумасшедшие вспышки, когда в них попадает диск с материалами … Что вызвало взрыв, это то, что обсуждалось с тех пор, как были обнаружены черные дыры».
Черные дыры — это области пространства, настолько массивные и компактные, что за определенной точкой, называемой горизонтом событий, ни материя, ни энергия (включая видимый свет) не могут избежать своего гравитационного притяжения. Но когда они высасывают вещество из соседней звезды-компаньона, они показывают сложную структуру. «Аккреционный диск» вещества, измельченного гравитацией черной дыры, вращается вокруг нее, как кольца Сатурна, а горячий газ, называемый короной, находится над кольцом в области полюса черной дыры. Эти массовые события обычно сопровождаются вспышками высокоэнергетического рентгеновского излучения из короны, переходящего в рентгеновское излучение с более низкой энергией, исходящее от аккреционного диска.
Но как продвигается процесс еды? Начинается ли диск еще дальше, а затем приближается к горизонту событий? Или это корона, которая движется внутрь, пока диск остается близко к черной дыре?
Для понимания этого процесса потребовались измерения рентгеновских лучей с высоким разрешением — ученым нужно было знать не только энергию рентгеновских лучей, но и точное время их прибытия в микросекунду или меньше. Ученые, в конечном счете, ищут то, что они называют «задержками реверберации» или «световыми эхосигналами». Световые эхосигналы — это, по сути, высокоэнергетические рентгеновские лучи от короны, некоторые из которых попадают на аккреционный диск, что приводит к рентгеновским лучам с более низкой энергией. Ученые заинтересованы в измерении времени между начальной вспышкой и эхо-сигналами с более низкой энергией.
Ученые наблюдали световое эхо от черной дыры под названием MAXI J1820 + 070 с помощью NICER. Данные показали, что задержка была в 6-20 раз короче, чем предыдущие измерения, согласно статье, опубликованной сегодня в Nature. Это могло быть просто потому, что NICER может измерять время с большей точностью, чем другие инструменты.
«Измерить эти световые эхосигналы до половины миллисекунды невероятно», — сказала Кара. Представьте себе — ученые могут измерить время между рентгеновскими лучами и их эхосигналами с разрешением 300 наносекунд для черной дыры на расстоянии около 10 000 световых лет.
Ученые смогли превратить измерение в вывод о процессе аккреции. Более короткое эхо подразумевало, что аккреционный диск достиг гораздо ближе к горизонту событий, чем считалось ранее, а это означает, что корона становится меньше, а не аккреционный диск, который перемещается ближе со временем.
«Это классное измерение, которое устраняет множество напряжений, которые мы наблюдали при измерениях с несколько более низким разрешением», — сказал Gizmodo Дэрил Хаггард, доцент кафедры физики в университете Макгилла.
Но у бумаги есть свои ограничения. Хаггард предупредил, что это был только один источник. «Это может быть особым поведением этой аккрецирующей системы черной дыры», — сказала она. «Это всегда проблема, когда у вас есть один источник. Мы хотели бы видеть такое же поведение, наблюдаемое при вспышках в других черных дырах звездной массы ». И могут быть и другие интерпретации, которые также соответствуют данным.
