XRISM ДОСТАЕТ САМУ ЧЕТКУЮ КАРТИНКУ БЫСТРО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЧЕРНОЙ ДЫРЫ
X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) — совместная миссия Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и NASA, которая была запущена 7 сентября 2023 года. Это высокотехнологичное оборудование предназначено для исследований черных дыр и нейтронных звезд, а также для изучения горячей плазмы в межгалактическом пространстве. В сотрудничестве с миссией X-ray Multi-Mirror Mission Newton (XMM-Newton) Европейского космического агентства и Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) НАСА, XRISM предоставила наилучший на сегодняшний день рентгеновский спектр супермассивной черной дыры в галактике MCG–6-30-15.
Местоположение и свойства черной дыры
Галактика MCG–6-30-15 находится на расстоянии 120,7 миллиона световых лет от Земли и классифицируется как галактика типа 1 Сейферта. Она известна своей переменной рентгеновской спектрометрией и наличием центральной супермассивной черной дыры (SMBH), масса которой оценивается примерно в 2 миллиона солнечных масс. Исследовательская группа под руководством Лауры Бреннеман из Центра астрофизики Гарварда и Смитсона (CfA) смогла выделить широкую линию излучения железа и ассоциированную “рефлексию”, что свидетельствует о быстром вращении SMBH. Благодаря исключительной спектральной разрешающей способности XRISM, команда изучила непосредственную окрестность черной дыры, в том числе аккреционный диск, который простирается близко к ее горизонту событий.
Открытия и их значение
Астрономы ранее подозревали, что большая часть рентгеновского излучения из этой галактики исходит от материи, расположенной очень близко к SMBH. Однако предыдущие рентгеновские телескопы не обладали достаточной разрешающей способностью для разделения различных линий излучения и поглощения. Вблизи горизонта событий черной дыры гравитация значительно изменяет кривизну пространства-времени, что делает сложным отделение световых сигналов, исходящих из этой области, от более удаленных облаков газа.
Комбинируя данные ультравысокой разрешающей способности от инструмента “Resolve” XRISM с широкополосными данными XMM-Newton и NuSTAR, исследовательская команда смогла разделить линии излучения и поглощения от этих двух источников. Как объяснила Бреннеман, астрономические черные дыры имеют всего две характеристики: массу и вращение. Измерение их масс можно осуществить различными способами, тогда как измерение вращения требует сбора данных о газе, который вращается вокруг черной дыры сразу за ее горизонтом событий.
Статья, недавно опубликованная в The Astrophysical Journal, подтвердила наличие искаженной линии излучения железа в рентгеновском спектре. Это предоставило первое свидетельство о наличии материалов, вращающихся со скоростью, близкой к скорости света, рядом с горизонтом событий, а не о уносе ветров между Землей и галактикой. Эта зона, по их оценкам, производит в 50 раз больше рентгеновской рефлексии, чем более удаленные облака газа.
Бреннеман также уточнила, что эти результаты показывают, как астрономы могут использовать XRISM для подтверждения и уточнения предыдущих измерений скорости вращения черной дыры, полученных при помощи спектров с более низким разрешением. Их исследование также предоставило важные данные о короне SMBH — области с температурой в один миллиард градусов, которая простирается выше и ниже аккреционного диска и отвечает за большую часть рентгеновского излучения черной дыры.
Значимость дальнейших исследований
Согласно Бреннеман, они намерены вернуться к ранее изученным объектам, у которых имеются спектры с низким разрешением, и рассмотреть их с помощью XRISM, чтобы определить, насколько точными были их предыдущие измерения вращения черной дыры. Понимание этих ветров, наряду с вращением черной дыры, имеет важное значение, поскольку помогает выяснить, как развиваются
