ابداع روش جدید برای شناخت رفتار سیاهچاله‌های آسمانی

دانشمندان مشاهدات جدیدی از سیاهچاله ای با جرم ستاره ای به نام Cygnus X-1 انجام دادند و جزئیاتی را که قبلاً دیده نشده بود در مورد پیکربندی ماده بسیار داغ اطراف غول کیهانی کشف کردند.

به گزارش تک ناک، ماده با مکیده شدن در مجاورت سیاهچاله تا دمای سوزان گرم می شود و در مشاهدات اشعه ایکس می درخشد.

طبق بیانیه مطبوعاتی، محققان از روش اندازه گیری قطبش پرتو ایکس برای اصلاح مدل هایی استفاده کردند که رفتار گریزان این جانوران آسمانی را توصیف می کند.

هندسه پلاسمای داغ که یک سیاهچاله را احاطه کرده است

Cygnus X-1 جرمی معادل 21 خورشید دارد و یکی از درخشان ترین منابع پرتو ایکس در کهکشان راه شیری است. همچنین یک ستاره همراه با جرم 41 خورشیدی در مدار دارد.

اندازه‌گیری‌های جدید Cygnus X-1 که امروز در مقاله‌ای جدید در مجله Science منتشر شد، اولین مشاهدات یک سیاه‌چاله با جرم انقباضی که توسط قطب‌سنجی پرتو ایکس تصویربرداری (IXPE) است. ماموریت IXPE به عنوان بخشی از همکاری بین ناسا و آژانس فضایی ایتالیا (ASI) اجرا می شود.

هنریک کراچینسکی نویسنده اصلی، از دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس توضیح داد: مشاهدات پرتو ایکس قبلی از سیاهچاله‌ها فقط جهت رسیدن، زمان رسیدن، و انرژی پرتوهای ایکس از پلاسمای داغ که به صورت مارپیچی به سمت سیاهچاله‌ها حرکت میکنند را اندازه‌گیری می‌کرد. در صورتی که روش جدید IXPE قطبش خطی آن‌ها را نیز اندازه‌گیری می‌کند، که اطلاعاتی در مورد نحوه تابش پرتوهای ایکس و اینکه آیا، مواد را در نزدیکی سیاه‌چاله پراکنده می‌کنند، و به کجا حمل می‌کند ارائه می کند.

اگرچه هیچ نوری نمی تواند از افق رویداد سیاهچاله بگریزد، IXPE قادر است اشعه ایکس ساطع شده از پلاسمای داغ یا ماده را در فاصله تقریباً 1240 مایلی (2000 کیلومتری) از افق رویداد تشخیص دهد.

محققان این داده ها را با مشاهداتی که در همان زمان توسط رصدخانه های پرتو ایکس NICER و NuSTAR ناسا انجام شد ترکیب کردند. این به آنها اجازه داد تا هندسه پلاسما را به دقت تجزیه و تحلیل کنند.

ما شگفتی های زیادی پیدا کردیم

دانشمندان دریافتند که پلاسمای آنها به سمت بیرون و عمود بر جریان خروجی طولانی پلاسما، یا جت، که در مشاهدات رادیویی قبلی تصویربرداری شده بود، گسترش می یابد. آنها در بیانیه خود توضیح می دهند که هم ترازی جهت قطبش پرتو ایکس و جت، از این فرضیه حمایت می کند که فرآیندهای منطقه روشن اشعه ایکس نزدیک به سیاهچاله، نقش مهمی در پرتاب جت ایفا می کنند.

مشاهدات آن‌ها مدل‌های خاصی را تأیید می‌کند که رفتار پلاسمای داغ اطراف سیاه‌چاله‌ها را پیش‌بینی می‌کند، در حالی که مدلی را که تاج سیاه‌چاله و یک ستون پلاسمایی باریک در امتداد محور جت را  رد می‌کند.

دانشمندان بر این باورند که اگرچه مشاهدات آنها مربوط به مناطق مجاور خارج از افق رویداد سیاهچاله است، اما می توانند به درک بهتر رفتار مرموز سیاهچاله و چگونگی ایجاد جرم در آن کمک کنند.

فابیو مولری یکی از نویسندگان این پروژه گفت: ماموریت IXPE از آینه‌های اشعه ایکس ساخته شده در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا که با همکاری ASI و مؤسسه ملی اخترفیزیک (INAF) و مؤسسه ملی فیزیک هسته‌ای ارائه شده است، استفاده می‌کند. از IXPE فراتر از Cygnus X-1، برای مطالعه طیف گسترده ای از منابع پرتو ایکس شدید، از جمله ستارگان نوترونی انبوه، تپ اخترها، سحابی ها، بقایای ابرنواختر، مرکز کهکشانی ما و هسته های فعال کهکشانی استفاده می شود. ما سورپرایزهای زیادی پیدا کرده‌ایم، و بسیار سرگرم می‌شویم.