Как черная дыра затягивает вещество и светит
Вот что выяснили физики, когда отправили телескоп на воздушном шаре из Швеции в Канаду, чтобы разглядеть самую известную черную дыру.
Группа физиков, куда вошли и ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, поставила эксперимент, чтобы понять, как вещество падает в черные дыры.
Заодно они выясняли, почему при этом выделяется чудовищное количество энергии и света.
Исследователи навели телескоп XL-Calibur на черную дыру Лебедь X-1. Она находится в 7000 световых лет от нас.
Телескоп подняли в небо на воздушном шаре.
Наши замеры помогут ученым проверять компьютерные модели того, что происходит возле черной дыры. Чем лучше модели, тем точнее мы понимаем физические процессы, — объясняет Хенрик Кравчински, заслуженный профессор физики и сотрудник Центра космических наук Макдоннелла.
XL-Calibur измеряет поляризацию света. Простыми словами: он определяет, в какую сторону колеблется электромагнитное поле. Зная направление этих колебаний, можно восстановить форму раскаленного газа и вещества, которое с бешеной скоростью кружит вокруг черной дыры.
Результаты наблюдений за Лебедем X-1 опубликовали в издании Astrophysical Journal. Это самые точные замеры жесткого рентгеновского излучения от той черной дыры. Статью написали в соавторстве с коллегами Кравчински по университету — аспирантом Эфраимом Гау и научным сотрудником Кун Ху. Они выступили как ответственные авторы.
Вот как описывает задачу сам Гау:
Если искать Лебедь X-1 на небе, увидим крошечную точку в рентгеновских лучах. Обычных снимков с Земли не сделаешь. Поэтому поляризация — наш главный инструмент: она рассказывает, что творится рядом с черной дырой.
Телескоп запустили в июле 2024 года по маршруту Швеция — Канада. До этого та же команда измерила поляризацию жесткого рентгеновского излучения от Крабовидного пульсара и его туманности. Это один из самых ярких постоянных источников космических рентгеновских лучей.
Кравчински говорит, что во время полета 2024 года XL-Calibur установил несколько технических рекордов. его коллега из Швеции Марк Пирс (профессор Королевского технологического института) добавляет:
Работать над XL-Calibur с ребятами из Университета Вашингтона и группами из США и Японии — одно удовольствие. Наши замеры Краба и Лебедя X-1 показали: телескоп работает как надо. Теперь на основе этого успеха можно запускать новые шары.
Следующий старт намечен на 2027 год из Антарктиды. Команда хочет изучить не только черные дыры, но и нейтронные звезды. «Сложим наши данные с информацией от спутников НАСА, например IXPE, — и через пару лет, возможно, ответим на давние вопросы физики черных дыр», — заключает Кравчински, главный исследователь проекта.
Стоимость и доступность
Такие эксперименты — дорогое удовольствие. Запуск стратосферного телескопа на шаре обходится в миллионы долларов, но это все равно гораздо дешевле орбитальной обсерватории. Для частного человека технология недоступна, но косвенно — любой может бесплатно скачать уже обработанные данные с сайта arXiv. Правда, чтобы их понять, нужно минимум пять лет учиться на физика.
Что было раньше
Предыдущие измерения поляризации жесткого рентгена были очень грубыми. Этот результат — не прорыв, а маленький, но уверенный шажок вперед. Точность выросла, но кардинально нового понимания черных дыр пока нет. Скорее, уточнили старые модели.
Этика и возможный вред
Исследование абсолютно этично: никто не мучает животных, не испытывает оружие, не нарушает права. единственный гипотетический вред — если
Сравнение с аналогами
Орбитальная обсерватория IXPE (НАСА) тоже меряет поляризацию, но в другом диапазоне. Российско-германский «Спектр-РГ» видит черные дыры, но не меряет поляризацию. Японский Hitomi погиб при запуске. Главный конкурент — стратосферный телескоп Spider, но он нацелен на реликтовое излучение, а не на черные дыры. XL-Calibur уникален именно сочетанием жесткого рентгена и поляризации с высокой чувствительностью.
Критика исследования
Телескоп летает на шаре всего несколько дней — нельзя вести непрерывные наблюдения. Это как посмотреть на эпичную драку через замочную скважину на пару секунд и потом строить теории. Кроме того, атмосфера все равно мешает, и данные приходится калибровать с большими допущениями. Сами авторы честно пишут в статье, что погрешность остается высокой. Подвох в том, что без спутникового аппарата на орбите (вроде IXPE) этим замерам нельзя полностью верить — они слишком отрывочны.
Ранее ученые предложили новую теорию происхождения черных дыр.
