Новое исследование выявило восемь ранее неизвестных эхо-сигналов от близлежащих рентгеновских двойных систем черных дыр в Млечном Пути и превратило эти эхо-сигналы в звуковые волны. Исследователи обнаружили восемь новых «эхо-систем» черных дыр в Млечном Пути, и они звучат так, словно проходят через жуткую аэродинамическую трубу. И что интересно, эхо-сигналы раскрывают намеки на роль черных дыр в эволюции галактик. Гравитационное притяжение черной дыры настолько сильно, что даже свет не может вырваться наружу. Черные дыры часто окружены скоплениями перегретого газа и пыли, известными как аккреционный диск. Когда черная дыра питается этим материалом, она производит вспышки яркого рентгеновского света, которые отражаются и отражаются от падающего газа. В новом исследовании ученые-исследователи из Massachusetts Institute of Technology (MIT) использовали инструмент под названием «Машина реверберации», чтобы идентифицировать восемь новых двойных черных дыр, отражающих эхо, или систем со звездой, вращающейся вокруг черной дыры. Этот алгоритм анализирует данные, полученные с помощью NASA Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), рентгеновского телескопа с высоким временным разрешением на борту International Space Station (Международной космической станции). NICER изучает рентгеновское излучение от таких источников, как черные дыры и neutron stars (нейтронные звезды). Используя эти данные, алгоритм команды идентифицировал 26 двойных рентгеновских черных дыр, о которых ранее было известно, что они испускают рентгеновские вспышки. Затем команда сузила их до 10 систем, которые были достаточно близки и ярки, чтобы исследователи могли различить рентгеновское эхо среди вспышек. Этот метод выявил восемь ранее неизвестных эхо-сигналов от близлежащих рентгеновских двойных черных дыр. Согласно заявлению Массачусетского технологического института, до сих пор было известно, что только две такие системы излучают рентгеновское эхо в Млечном Пути. Среди восьми выявленных систем исследователи обнаружили, что масса черных дыр варьировалась от пяти до 15 масс Солнца, и все они питались солнцеподобными звездами. Используя эти данные, команда воссоздала эволюцию черной дыры, когда она питалась звездным материалом, а затем преобразовала рентгеновское эхо в звуковые волны, которые вы можете прослушать в окне вверху страницы или непосредственно на directly on YouTube.
Black holes feed on surrounding gas and dust, producing bursts of bright X-ray light that bounce and echo off the infalling material. (Image credit: Aurore Simonnet and NASA’s Goddard Space Flight Center)
Эволюция черной дыры
Исследователи сравнили эхо-сигналы в восьми системах, выявив общую эволюцию в непосредственной близости от черных дыр. Во-первых, черные дыры испускают рентгеновские лучи продолжительностью несколько недель, в течение которых черные дыры генерируют светящиеся короны — области высокоэнергетической плазмы непосредственно за границами черных дыр — и струи вещества, движущиеся почти со скоростью света. Затем, в течение нескольких дней, короны начинают исчезать, и струи испускаются, когда черные дыры переходят в состояние с более низкой энергией. Однако черные дыры испускают последний всплеск частиц высокой энергии, прежде чем полностью исчезнуть. Согласно заявлению, это может помочь объяснить, как сверхмассивные черные дыры, которые, как полагают, находятся в центрах всех крупных галактик, выбрасывают частицы на огромные расстояния и формируют формирование галактик. «Роль черных дыр в эволюции галактик является нерешенным вопросом в современной астрофизике», — говорится в заявлении Эрин Кара, соавтора исследования и доцента физики Массачусетского технологического института. «Интересно, что эти двойные черные дыры кажутся «мини» сверхмассивными черными дырами, и поэтому, понимая вспышки в этих небольших близлежащих системах, мы можем понять, как подобные вспышки в сверхмассивных черных дырах влияют на галактики, в которых они находятся». Часть рентгеновского излучения отражается от аккреционных дисков черных дыр, создавая отголоски первоначального излучения. Исследователи рассчитали расстояние между короной черной дыры и аккреционным диском, основываясь на том, когда NICER получил свет от короны, по сравнению с тем, когда он обнаружил рентгеновское эхо-излучение. В свою очередь, карта окружения черной дыры выявила намеки на то, как эволюционировали ее корона и диск. Кроме того, исследователи обнаружили, что переходный период от состояния с высокой энергией к состоянию с более низкой энергией становился длиннее во всех изученных двойных черных дырах, предполагая, что расстояние между короной и диском также росло. Это может быть результатом кратковременного расширения короны во время последнего высокоэнергетического всплеска черной дыры, прежде чем она закончит свою звездную трапезу и затихнет, говорится в заявлении исследователей. «Мы находимся в начале пути к тому, чтобы использовать эти световые эхо-сигналы для реконструкции окружающей среды, наиболее близкой к черной дыре», — говорится в заявлении Кара. «Теперь мы показали, что эти эхо-сигналы обычно наблюдаются, и мы можем по-новому исследовать связи между диском черной дыры, струей и короной». Результаты были опубликованы 2 мая в журнале The Astrophysical Journal.
Отсюда: Samantha Mathewson