Лишь относительно недавно исследователи обнаружили, что джеты черных дыр излучают рентгеновское излучение. То, как джеты ускоряют частицы до этого высокоэнергетического состояния, до сих пор остается загадкой. Новые открытия, опубликованные в Nature Astronomy могут поколебать надежность одной ведущей теории. И, кажется, пришла пора переосмыслить, как работает ускорение частиц в джетах и, возможно, в других местах во Вселенной.
«Одна из причин, по которой мы в восторге от этой изменчивости, заключается в том, что существуют две основные модели образования рентгеновского излучения в этих струях, и они совершенно разные, — объясняет ведущий автор Эйлин Мейер, астроном из Университета Мэриленда. — Одна модель использует электроны с очень низкой энергией, другая — электроны с очень высокой энергией. И одна из этих моделей совершенно несовместима с любым типом изменчивости».
В ходе исследования ученые проанализировали архивные данные рентгеновской обсерватории Чандра — самой доступной рентгеновской обсерватории с самым высоким разрешением. Специалисты изучили почти все струи черных дыр, за которыми Чандра провела несколько наблюдений, что составило 155 уникальных областей в 53 струях.
Обнаружение относительно частой изменчивости в таких коротких временных масштабах «является революционным в контексте этих джетов, потому что этого совсем не ожидали», — отмечает Мейер.
В дополнение к предположению о стабильности рентгеновского излучения во времени, простейшая теория того, как джеты генерируют рентгеновское излучение, предполагает: ускорение частиц происходит в центре галактики в «двигателе» черной дыры, который приводит в движение джет. Однако новое исследование обнаружило быстрые изменения в рентгеновском излучении по всей длине джетов. Это говорит о том, что ускорение частиц происходит на всем протяжении джета, на огромных расстояниях от источника джета в черной дыре.
Результаты также намекают на то, что струи, расположенные ближе к Земле, имеют большую изменчивость, чем те, которые расположены намного дальше. Последние находятся невероятно далеко. Можно привести такое сравнение: когда исходящий от них свет достигает телескопа, это все равно что оглядываться назад во времени. Раньше Вселенная была меньше, а окружающее излучение больше, и это могло привести к большей стабильности рентгеновских лучей в джетах.
Несмотря на выдающееся разрешение изображений Chandra, набор данных вызвал серьезные проблемы. Телескоп наблюдал за некоторыми очагами изменчивости всего с горсткой рентгеновских фотонов. И изменчивость рентгеновского излучения в данной струе обычно составляла десятки процентов или около того. Чтобы избежать непреднамеренного учета случайности как реальной изменчивости, Мейер сотрудничал со статистиками из Университета Торонто и Имперского колледжа Лондона.
«Извлечение этого результата из данных было почти чудом, потому что наблюдения не были предназначены для его обнаружения», — говорит Мейер.
Анализ группы показывает, что от 30 до 100 процентов джетов в исследовании показали изменчивость в коротких временных масштабах.
Новые результаты образуют существенные бреши в одной из основных теорий образования рентгеновского излучения в джетах черных дыр , и ученые надеются, что теоретики разработают модели струй, которые согласуются с их открытием.
Нет комментариев