Η μεγαλύτερη παρατήρηση του IXPE της NASA λύνει μυστήριο των πιδάκων από μαύρες τρύπες
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιεί το IXPE της NASA ανακάλυψε την προέλευση των ακτίνων Χ σε πίδακα υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, απαντώντας σε ένα ερώτημα που παρέμενε άλυτο από τις πρώτες ημέρες της αστρονομίας ακτίνων Χ. Τα ευρήματα περιγράφονται σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal Letters στις 11 Νοεμβρίου.
Η αποστολή IXPE παρατήρησε το Σμήνος Περσέα, το πιο φωτεινό σμήνος γαλαξιών που είναι ορατό στις ακτίνες Χ, για περισσότερες από 600 ώρες σε διάστημα 60 ημερών μεταξύ Ιανουαρίου και Μαρτίου. Πρόκειται για τη μεγαλύτερη παρατήρηση ενός στόχου από το IXPE μέχρι σήμερα και την πρώτη φορά που παρατηρεί σμήνος γαλαξιών. Συγκεκριμένα, οι επιστήμονες μελέτησαν τις ιδιότητες πόλωσης του 3C 84, του ενεργού γαλαξία στο κέντρο του Σμήνους Περσέα. Αυτός ο ενεργός γαλαξίας είναι μια γνωστή πηγή ακτίνων Χ και ένας συχνός στόχος για τους αστρονόμους ακτίνων Χ λόγω της εγγύτητάς και της φωτεινότητάς του.
Το Σμήνος Περσέα φιλοξενεί ένα τεράστιο απόθεμα αερίου που εκπέμπει ακτίνες Χ, θερμό όσο ο πυρήνας του Ήλιου. Η χρήση πολλαπλών τηλεσκοπίων ακτίνων Χ, ιδιαίτερα η υψηλής ανάλυσης απεικονιστική ισχύς του Chandra, ήταν απαραίτητη για να διαχωριστούν τα σήματα στα δεδομένα του IXPE. Οι επιστήμονες συνδύασαν αυτές τις μετρήσεις με δεδομένα από το NuSTAR και το Swift.
Σύντομα στοιχεία
- Οι μετρήσεις πόλωσης του IXPE μεταφέρουν πληροφορίες για τον προσανατολισμό και την ευθυγράμμιση των κυμάτων ακτίνων Χ. Όσο περισσότερες ακτίνες Χ είναι ευθυγραμμισμένες, τόσο υψηλότερος είναι ο βαθμός πόλωσης.
- Οι ακτίνες Χ από ενεργούς γαλαξίες όπως το 3C 84 θεωρείται ότι προέρχονται από μια διεργασία που ονομάζεται αντίστροφη σκέδαση Compton.
- Τα «φωτόνια-σπόροι» (photon seeds) είναι η χαμηλότερης ενέργειας ακτινοβολία που αποκτά ενέργεια μέσω αυτής της διαδικασίας.
«Ενώ η μέτρηση της πόλωσης του 3C 84 ήταν ένας από τους βασικούς επιστημονικούς στόχους, εξακολουθούμε να αναζητούμε πρόσθετα σήματα πόλωσης σε αυτό το σμήνος γαλαξιών που θα μπορούσαν να αποτελούν υπογραφές μιας πιο εξωτικής φυσικής», δήλωσε ο Steven Ehlert, project scientist για το IXPE και αστρονόμος στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Marshall της NASA στο Huntsville.
«Έχουμε ήδη διαπιστώσει ότι για πηγές όπως το 3C 84, οι ακτίνες Χ προέρχονται από την αντίστροφη σκέδαση Compton», δήλωσε ο Ιωάννης Λιοδάκης, ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής - ΙΤΕ στο Ηράκλειο Κρήτης και επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας. «Με παρατηρήσεις IXPE του 3C 84 είχαμε μια μοναδική ευκαιρία να προσδιορίσουμε τις ιδιότητες των φωτονίων-σπόρων».
Το πρώτο πιθανό σενάριο προέλευσης για τα φωτόνια-σπόρους είναι γνωστό ως synchrotron self-Compton, όπου η ακτινοβολία χαμηλότερης ενέργειας προέρχεται από τον ίδιο πίδακα που παράγει τα σωματίδια υψηλής ενέργειας. Στο εναλλακτικό σενάριο γνωστό ως external Compton, τα φωτόνια-σπόροι προέρχονται από πηγές ακτινοβολίας υποβάθρου που δεν σχετίζονται με τον πίδακα.
«Τα σενάρια synchrotron self-Compton και external Compton έχουν πολύ διαφορετικές προβλέψεις για την πόλωση των ακτίνων Χ», δήλωσε ο Frederic Marin, αστροφυσικός στο Αστρονομικό Αστεροσκοπείο του Στρασβούργου στη Γαλλία και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Οποιαδήποτε ανίχνευση πόλωσης ακτίνων Χ από το 3C 84 αποκλείει σχεδόν αποφασιστικά την πιθανότητα external Compton ως μηχανισμού εκπομπής».
Καθ' όλη τη διάρκεια της 60ήμερης παρατήρησης, οπτικά τηλεσκόπια και ραδιοτηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο έστρεψαν την προσοχή τους στο 3C 84 για να βοηθήσουν στον έλεγχο των δύο σεναρίων.
Το IXPE της NASA μέτρησε πόλωση 4% στο φάσμα των ακτίνων Χ, με συγκρίσιμες τιμές που μετρήθηκαν στα οπτικά και ραδιοφωνικά δεδομένα. Αυτά τα αποτελέσματα ευνοούν έντονα το μοντέλο synchrotron self-Compton για τα φωτόνια-σπόρους, όπου προέρχονται από τον ίδιο πίδακα με τα σωματίδια υψηλότερης ενέργειας.
«Ο διαχωρισμός αυτών των δύο συνιστωσών ήταν απαραίτητος για αυτήν τη μέτρηση και δεν μπορούσε να γίνει από κανένα μεμονωμένο τηλεσκόπιο ακτίνων Χ, αλλά συνδυάζοντας τα δεδομένα πόλωσης του IXPE με τα Chandra, NuSTAR και Swift, καταφέραμε να επιβεβαιώσουμε ότι αυτή η μέτρηση πόλωσης συσχετίστηκε με το 3C 84», δήλωσε ο Sudip Chakraborty, ερευνητής στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Συνδέσμου Διαστημικής Έρευνας Πανεπιστημίων στο Huntsville της Αλαμπάμα και συν-συγγραφέας της εργασίας.
Οι επιστήμονες θα συνεχίσουν να αναλύουν τα δεδομένα του IXPE από διαφορετικές τοποθεσίες στο Σμήνος του Περσέα για διαφορετικά σήματα.
Περισσότερα για το IXPE
Το IXPE της NASA, το οποίο συνεχίζει να παρέχει πρωτοφανή δεδομένα που επιτρέπουν πρωτοποριακές ανακαλύψεις σχετικά με ουράνια αντικείμενα σε όλο το σύμπαν, είναι μια κοινή αποστολή της NASA και της Ιταλικής Διαστημικής Υπηρεσίας με εταίρους και επιστημονικούς συνεργάτες σε 12 χώρες. Η αποστολή IXPE διευθύνεται από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Marshall της NASA στο Huntsville της Αλαμπάμα. Η BAE Systems, Inc., με έδρα το Falls Church της Βιρτζίνια, διαχειρίζεται τις λειτουργίες των διαστημοπλοίων μαζί με το Εργαστήριο Ατμοσφαιρικής και Διαστημικής Φυσικής του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Boulder.
Δείτε παρακάτω περισσότερα για τη διαστημοσυσκευή IXPE:
Το αντίστοιχο δελτίο τύπου της NASA θα το βρείτε εδώ.