Астрофізики спостерігали незвичайну структуру струменя, викинутого чорною дірою

Дослідники вивчили релятивістську струмінь від блазару Маркарян 421.

Міжнародна група астрофізиків опублікувала результати дослідження поляризації рентгенівського випромінювання в релятивістському струмені (джеті) від надмасивної чорної діри в центрі активного галактичного ядра Маркарян 421. Аналіз показав, що в області прискорення частинок магнітне поле має спіральну структуру.

Для проведення аналізу дослідники використовували дані спостережень, зібрані за допомогою супутника НАСА IXPE. Прилад, запущений в 2021 році, вимірює поляризацію рентгенівського випромінювання — властивості світла, що описує напрямок коливань вектора електромагнітного поля.

Дослідники виявили дивовижну мінливість кута поляризації випромінювання під час трьох тривалих спостережень за блазаром в травні і червні 2022 року. Перше спостереження показало поляризацію близько 15%. У повторному спостереженні вона була приблизно такою ж, але її напрямок буквально розгорнувся, майже на 180 ° за два дні. Подальший аналіз показав, стабільну швидкість «обертання».

Ілюстрація структури джета блазару: спіральне магнітне поле призводить до прискорення частинок. Зображення: NASA / Pablo Garcia

Ще більш дивним було те, що одночасні оптичні, інфрачервоні і радіовимірювання не показали ніяких змін в стабільності або структурі джета — навіть коли поляризоване рентгенівське випромінювання відхилялося. Це означає, що ударна хвиля могла поширюватися уздовж спіралевидних магнітних полів всередині джета, викликаючи прискорення частинок.

Блазари — яскраві активні галактичні ядра з надмасивними чорними дірами в центрі (квазари), релятивістський струмінь яких спрямована в бік Землі. Незважаючи на десятиліття досліджень, вчені дотепер не повністю розуміють фізичні процеси, які формують динаміку і випромінювання таких «викидів» від чорних дір.

Концепція ударної хвилі, що прискорює частинки джета, була запропонована астрофізиками при вивченні інших блазарів. Але тільки аналіз релятивістського струменя Маркарян 421 дає перші докази цієї гіпотези.