Большинство галактик построены вокруг огромных черных дыр. В то время как многие из них относительно спокойны, как та, что находится в центре нашего Млечного Пути, некоторые из них очень активны — поглощают окружающий материал и выпускают огромные и ослепительно яркие струи высокоэнергетических частиц далеко в космос.
Используя данные недавно развернутой орбитальной обсерватории Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), ученые в среду предложили объяснение того, как эти струи становятся такими яркими: субатомные частицы, называемые электронами, получают энергию от ударных волн, движущихся со сверхзвуковой скоростью от черной дыры. Исследователи изучили экзотический объект под названием блазар в центре большой эллиптической галактики Маркарян 501, расположенной примерно в 460 миллионах световых лет от Земли в направлении созвездия Геркулеса.
Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год, равное 9,5 трлн км. Блазары — это подмножество объектов, называемых квазарами, которые питаются сверхмассивными черными дырами. Блазары ориентированы так, что один из двух их лучей с нашей точки обзора на Земле направляется прямо на нас.
Блазары — самые яркие объекты в наблюдаемой Вселенной. Они самые энергичные. У них самые большие и самые страшные черные дыры. Все, что происходит вокруг них, так увлекательно,сказал астроном Яннис Лиодакис из Финского астрономического центра ESO.
Ученые давно пытались понять, как струи, запускаемые блазарами, становятся такими яркими, и изучали поведение частиц в них. Выбросы этого блазара простираются на расстояние около миллиона световых лет.
IXPE, запущенный в декабре прошлого года в результате сотрудничества между американским космическим агентством NASA и Итальянским космическим агентством, измеряет яркость и поляризацию — свойство света, связанное с ориентацией электромагнитных волн — рентгеновского излучения от космических источников. Исследователи обнаружили доказательства того, что частицы в струе получают энергию при столкновении с ударной волной, распространяющейся наружу внутри потока, и испускают рентгеновские лучи по мере ускорения. Ударная волна возникает, когда что-то движется со скоростью, превышающей скорость звука, через такую среду, как воздух или область с частицами и магнитными полями, называемую плазмой, как в этом случае.
Движущей силой этого процесса является черная дыра, необычайно плотный объект с такой мощной гравитацией, что даже свет не может вырваться из нее. Масса сверхмассивной черной дыры в центре Markarian 501 примерно в миллиард раз превышает массу нашего Солнца. Это примерно в 200 раз больше, чем масса Стрельца A, сверхмассивной черной дыры Млечного Пути.
