25 ноября 2022
С момента случайного обнаружения гамма-всплесков (джетов) в 1967 году американским военным спутником Vela учёные не прекращали гадать о природе подобных явлений. Позже выяснилось, что источником высокоэнергетических всплесков являются, в частности, чёрные дыры. Но однозначной трактовки события не было до недавнего времени, когда группа астрофизиков сообщила о фактах, подтверждающих одну из нескольких моделей ускорения джетов.
Учёные обнаружили естественный ускоритель частиц джета чёрной дыры. Источник изображения: NASA/Pablo Garcia
Строго говоря, наибольшее распространение получили две теории ускорения джетов — видимых с Земли ярчайших вспышек во всех наблюдаемых диапазонах электромагнитных волн от рентгеновского до видимого и инфракрасного, а также в радиодиапазоне. Если бы такая вспышка возникла в нашей галактике и была направлена в нашу сторону, жизнь на Земле задуло бы как свечу во время урагана. К счастью, в галактиках они возникают крайне редко и должно быть соблюдено непременное условие — энергетическая струя должна быть направлена на нас (собственно, в других случаях джеты банально не регистрируются).
Согласно одной теории, ускорение джетов происходит в процессе изменений в магнитных полях — что-то похожее на электромагнитную линзу, которая придаёт высокоэнергетическим частицам дополнительное ускорение. Другая теория трактует ускорение частиц до околосветовых скоростей в процессе взаимодействия вещества в струе с окружающим чёрную дыру веществом. Это как с мойкой высокого давления, когда узкое сопло придаёт струе дополнительное ускорение. Выброшенные с полюсов чёрной дыры энергичные частицы сталкиваются с веществом или друг с другом, что придаёт им дополнительную энергию и ускоряет ещё сильнее.
Отметим, процесс возникновения струй (джетов) — это отдельный вопрос. Свою энергию джеты черпают из аккреационного диска — падающего на чёрную дыру вещества из окружающего пространства. Новое исследование касалось лишь вопроса ускорения частиц в струе до регистрируемых запредельных величин энергии. Загадку помог решить новый рентгеновский телескоп NASA IXPE, выведенный на орбиту 9 декабря 2021 года. Это первый в космосе инструмент, который способен измерять поляризацию рентгеновского излучения. Данные о поляризации дают возможность понять как и каком направлении распространяются электромагнитные волны, что позволяет уточнять математические модели космических явлений.
С помощью телескопа IXPE астрофизики изучили рентгеновскую составляющую джета блазара Markarian 501 (галактика Маркарян 501 в созвездии Геркулеса). Этот объект — чёрная дыра в центре галактики — находится от нас на удалении 450 млн световых лет и ориентирован выбросом джета на Землю. Ранее поляризацию джета Маркарян 501 астрономы измерили для оптического диапазона и радиодиапазона.
Рентгеновский космический телескоп IXPE. Источник изображения: NASA
Когда были добавлены новые данные о поляризации рентгеновского диапазона, выяснилось, что сильнее всего поляризация выражена именно в этом диапазоне и она убывает по мере перехода к оптическому и радиодиапазону. Тем самым учёные обнаружили область, в которой происходит ускорение частиц струи — то самое «сопло», которое придаёт джету дополнительное ускорение.
Как показало моделирование, энергией для ускорения служит энергия ударной волны джета. Частицы струи начинают двигаться быстрее частиц окружающего вещества — подобное явление мы наблюдаем при преодолении сверхзвуковым самолётом звукового барьера — и образованная в процессе ударная волна придаёт частицам дополнительное ускорение и повышенную яркость во всех регистрируемых диапазонах.
«Это 40-летняя загадка, которую мы разгадали, — сказал Яннис Лиодакис (Yannis Liodakis), ведущий автор исследования и астроном из FINCA, Финского центра астрономии при ESO. — Наконец-то у нас есть все кусочки головоломки, и картина, которую они создают, ясна».
Хочешь узнать больше - читай отзывы
← Вернуться на предыдущую страницу
ЗМІ: Starshield для ЗСУ наказав обмежити Білий дім 16 октября 2026
Пентагон дістав від Білого дому вказівку сповільнити роботу системи Starshield для ЗСУ, заявили джерела Reuters.
Конгрес звернувся до Трампа щодо санкцій проти РФ 16 октября 2026
Президент США повинен або запровадити санкції, або письмово обґрунтувати Конгресу відмову це робити до 18 жовтня.
Google заявила про «інтелектуальне» перевагу роботів з ШІ-моделлю Gemini 4 Argon над іншими 16 октября 2026
Представлена в вересні флагманська модель ШІ Google Gemini 4 Argon виявилася призначеною не лише для людей, а й для роботів. Компанія заявила, що Gemini 4 Argon — це якісний стрибок у робототехніці, здатний прискорити прогрес на шляху до фізичного або втіленого штучного інтелекту загального призначення. З її допомогою роботи зможуть думати, навчатися та адаптуватися до завдань без значних витрат на навчання.