Учёные из Мичиганского университета проанализировали данные, полученные с рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» за более чем два десятилетия, и обнаружили новые данные в области чёрных дыр. В частности, исследователи изучили высокоэнергетический поток частиц (джет), выбрасываемый в космос сверхмассивной чёрной дырой в центре галактики Центавр А (NGC 5128).
Джеты видны в различные типы телескопов, включая те, которые обнаруживают радиоволны, и те, которые собирают рентгеновские лучи. После запуска Chandra в 1999 году многие астрономы были особенно заинтересованы в неожиданно ярких рентгеновских сигналах от джетов. Однако оказалось, что рентгеновские наблюдения и радионаблюдения имеют некоторые различия.
Джеты — это массивные космические структуры, некоторые из которых больше своих галактик-хозяев, которые всё ещё таят в себе множество загадок. Их изучение имеет важное значение для развития астрофизики и космологии.
Источник: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad73a1
«Ключом к пониманию того, что происходит в джете, может стать понимание того, как различные диапазоны длин волн наблюдают различные фрагменты их окружающей среды. Теперь у нас есть такая возможность», — сказал ведущий автор Дэвид Богенсбергер.
Новое исследование стало последним в небольшой, но растущей группе исследований, направленных на более глубокий анализ данных с целью выявления тонких, но значимых различий между радио- и рентгеновскими наблюдениями.
«Джет в рентгеновском диапазоне отличается от его наблюдений в радиоволнах. Данные рентгеновских лучей прослеживают уникальную картину, которую не увидеть ни на какой другой длине волны», — объяснил Богенсбергер.
В своём исследовании команда рассмотрела наблюдения «Чандры» за NGC 5128 с 2000 по 2022 год. Или, точнее, Богенсбергер разработал компьютерный алгоритм для этого. Алгоритм отслеживал яркие, плотные детали в струе, которые называются узлами. Изучая эти узлы, которые двигались в течение периода наблюдения, команда могла измерить их скорость.
Скорость одного узла была особенно примечательна. Казалось, что он движется быстрее скорости света из-за того, как он движется относительно точки наблюдения «Чандры». Расстояние между узлом и телескопом сокращается почти так же быстро, как движутся фотоны.
Команда определила, что фактическая скорость узла составляла по меньшей мере 94% скорости света. Ранее скорость узла в похожем регионе измерялась с помощью радионаблюдений. Этот результат зафиксировал узел со значительно меньшей скоростью, около 80% скорости света.
И это не единственное, что бросалось в глаза в полученных данных.
Например, радионаблюдения узлов показали, что структуры, наиболее близкие к чёрной дыре, движутся быстрее всего. Однако в своём исследовании Богенсбергер и его коллеги обнаружили самый быстрый узел в своего рода средней области — не самой дальней от чёрной дыры, но и не самой близкой к ней.
«Мы ещё многого не знаем о джетах в рентгеновском диапазоне. Это подчёркивает необходимость дальнейших исследований. Мы продемонстрировали новый подход, и я думаю, что предстоит ещё много интересной работы», — резюмировал Богенсбергер.
Джет в Центавре А особенный, потому что это ближайший известный джет, находящийся на расстоянии около 12 миллионов световых лет. Эта относительная близость сделала его хорошим первым вариантом для тестирования и проверки методологии команды. Такие особенности, как узлы, становится сложнее разрешить на больших расстояниях. Однако Богенсбергер планирует использовать подход команды для изучения других джетов.