NASA rentgenstarojuma polarimetrijas observatorijas IXPE veiktie novērojumi atklājuši parādību, kas var būtiski mainīt mūsu priekšstatu par melnajiem caurumiem. Zinātnieki pētīja sistēmu IGR J17091–3624, kas atrodas aptuveni 28 000 gaismas gadu attālumā. Izrādījās, ka no tās nākošais rentgenstarojums ir krietni stiprāk polarizēts, nekā paredzēja iepriekšējie modeļi.
Polarizēta gaisma kā atslēga uz melnā cauruma apkārtni
Gaismas polarizācija raksturo, kā telpā ir orientēts gaismas viļņa elektriskais lauks. Tāpēc tā ir īpaši nozīmīgs instruments, lai pētītu notikumus tiešā melnā cauruma tuvumā. 2025. gada martā IXPE pirmo reizi izmērīja rentgenstarojuma polarizāciju tieši šajā sistēmā. Rezultāti izrādījās negaidīti un lika zinātniekiem kritiski pārvērtēt ierastos skaidrojumus.
Šīs ziņas nozīmīgums nav saistīts tikai ar iegūtajiem skaitļiem, bet arī ar jautājumiem, ko tie rada. Tie attiecas uz karstā plazmas sarežģīto vidi, kas ieskauj melnos caurumus. Kļūst skaidrs, ka līdz šim izmantotais vienkāršotais priekšstats par šo reģionu ir bijis pārāk naivs. Sistēmas uzvedība ir tik savdabīga, ka atgādina kosmisku sirdsdarbības ritmu.
Jums varētu patikt šie:
Ko saskatīja IXPE?
Novērojumi tika veikti 2–8 keV enerģijas diapazonā, kur izmērītais polarizācijas līmenis sasniedza aptuveni 9,1 %. Šis rezultāts tika statistiski droši apstiprināts, un polarizācijas virziens bija apmēram 83 grādi. Tika konstatēta arī vāja norāde, ka, pieaugot enerģijai, polarizācija varētu kļūt vēl lielāka, taču šis efekts pagaidām nav pietiekami drošs, lai izdarītu galīgus secinājumus.
Parasti tik ievērojamas polarizācijas vērtības parādās tikai tad, ja sistēma tiek novērota gandrīz no sāniem un ja starojumu izstarojošais apgabals ir ļoti regulāras, sakārtotas struktūras. Tāpēc novērojumi kļuva par sava veida mīklu – tie neiederas vienkāršā ģeometriskā modelī. Zinātnieki uzsver, ka šis ir viens no ietekmīgākajiem rentgenstarojuma polarizācijas gadījumiem, kas līdz šim konstatēts šajā kontekstā.
Karona stāvoklis un dīvainais ritms
Novērojumu laikā melnais caurums atradās tā dēvētajā ar koronām dominētā cietajā stāvoklī, kad lielākā daļa rentgenstarojuma rodas ārkārtīgi karstā plazmas reģionā akrēcijas diska iekšējā daļā. Spektrs atbilda “cietas” jaudas likuma formai, bet atstarošanās līniju pazīmes bija vājas. Turklāt tika novērotas C tipa kvaziperiodiskas svārstības ar aptuveni 0,2 hercu frekvenci.
Ņūkāslas Universitātes pētniece Melissa Juinga uzsver, ka šī sistēma periodiski kļūst vājāka un spožāka, gluži kā kosmiska sirdsdarbība. Šādas uzvedības cēloņi vēl nav zināmi, taču tie var būt tieši saistīti ar neparasto polarizāciju. Tā kā korona ir ļoti maza un atrodas milzīgā attālumā, to nav iespējams tieši attēlot. Tāpēc rentgenstarojuma polarizācija kļūst par vienu no retajiem “logiem”, kas ļauj spriest par šīs struktūras uzbūvi.
Kas varētu radīt tik stipru polarizāciju?
Viena no iespējamām interpretācijām paredz, ka no akrēcijas diska paceļas spēcīgs plazmas vējš, kas iznes matēriju no sistēmas. Ja koronas radītais rentgenstarojums izkliedējas šajā vējā, polarizācijas līmenis var pieaugt līdz novērotajām vērtībām. Tas norādītu, ka melnā cauruma apkārtne ir blīvāka un dinamiskāka, nekā tika pieņemts iepriekš.
Jums varētu patikt šie:
Saskaņā ar citu hipotēzi koronas plazma pati var kustēties uz āru ar ātrumu līdz aptuveni vienai piektdaļai gaismas ātruma. Šādas, relativitātes teorijas aprakstītas kustības pastiprina polarizāciju gan izkliedes procesos, gan caur virzīta starojuma efektiem. Abos gadījumos pētnieki saista novērojumus ar komptonizāciju – procesu, kurā ģeometrija, novērošanas leņķis un starojuma izkliede blīvā vējā kopā nosaka galīgo signālu.
Ko var sagaidīt tālāk?
Ehimes Universitātes pētnieks Maksims Parra šādus plazmas vējus dēvē par vienu no svarīgākajām trūkstošajām saitēm melno caurumu augšanas teorijās. Ja izdotos precīzāk noteikt to īpašības, būtu iespējams labāk saprast, kā melnie caurumi veido un pārveido savu apkārtni. Tāpēc IXPE nākotnē plāno papildu novērojumus, kas varētu sniegt vēl pārsteidzošākus rezultātus.
Pašreiz ārkārtīgi augstais polarizācijas līmenis sistēmā IGR J17091–3624 nostiprina domu, ka melno caurumu koronas uzbūve ir sarežģīta un, visticamāk, nepārtraukti mainās. Tas atkal atgādina, ka pat pēc gadu desmitiem ilgas izpētes melnie caurumi joprojām nav pilnībā izprasti. Katrs jauns mērījums nevis aizver jautājumus, bet gan atver jaunas pētniecības virzienu iespējas, lai noskaidrotu, kā šie kosmiskie “dzinēji” patiesībā darbojas.
