Астрономите, използващи Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) на NASA, направиха откритие, което може да промени начина, по който възприемаме черните дупки. Екипът проучи система, наречена IGR J17091-3624, намираща се на около 28 000 светлинни години от нас, и откри, че рентгеновите лъчи, идващи от нея, са много по-поляризирани от очакваното.

Поляризацията е свойство на светлината, което показва как е подредено нейното електрическо поле, а измерването ѝ помага на учените да разберат какво се случва около черната дупка. През март 2025 г. IXPE за първи път засякъл поляризация на рентгеновите лъчи от тази система. Измерването е било направено в енергиен диапазон 2–8 keV и е показало степен на поляризация от 9,1% с висока статистическа достоверност, както и ъгъл на поляризация от около 83 градуса. Имаше и малък намек, че поляризацията се увеличава с енергията, макар че това не беше статистически значимо.

Черната дупка беше наблюдавана в състояние, което учените наричат „твърдо състояние, доминирано от короната“, което означава, че рентгеновите лъчи идваха главно от короната, област с изключително гореща плазма около черната дупка. Спектърът показа твърда степенна форма с слаби характеристики на отражение и беше открита квазипериодична осцилация от тип С при около 0,2 Hz.

„Черната дупка IGR J17091-3624 е необикновен източник, който се затъмнява и изсветлява като сърдечен ритъм, а IXPE на NASA ни позволи да измерим този уникален източник по съвсем нов начин“, заявява Мелиса Юинг от Университета в Нюкасъл. Черните дупки в системи като тази изтеглят материя от близката звезда, която образува въртящ се диск. Короната се намира във вътрешната част на този диск и може да достигне температури до 1,8 милиарда градуса по Фаренхайт, произвеждайки много ярки рентгенови лъчи. Въпреки че е толкова ярка, короната е твърде малка и далечна, за да бъде заснета директно.

„Обикновено високата степен на поляризация съответства на много страничен изглед на короната. Короната трябва да има перфектна форма и да се наблюдава под точното ъгъл, за да се постигне такова измерване“, казва Джорджо Мат от Университета на Рома Тре. Той добави: „Моделът на затъмняване все още не е обяснен от учените и може да съдържа ключа към разбирането на тази категория черни дупки.“ Ориентацията на радиоструята на системата не е известна, така че учените не могат да я сравнят директно с ъгъла на поляризация на рентгеновите лъчи. Ако геометрията е подобна на други системи с черни дупки, изучавани по-рано, двете посоки вероятно биха били успоредни.

За да обяснят високата поляризация, изследователите тестваха различни идеи. Една от възможностите е, че вятър от материя се издига от диска и се разпръсква. Ако рентгеновите лъчи от короната се разсейват от този вятър, това би могло да доведе до наблюдаваната поляризация. Друга идея е, че плазмата в короната се излива навън със скорост до 20 процента от скоростта на светлината, което би създало релативистични ефекти, които увеличават поляризацията. И двата сценария се вписват в процеса на комптонизация (pазсейване на нискоенергийни фотони), където геометрията, ъгълът на наблюдение и разсейването в гъсти ветрове играят важна роля.

„Тези ветрове са една от най-важните липсващи части за разбирането на растежа на всички видове черни дупки“, казва Максим Пара от университета в Ехиме. Бъдещите наблюдения на IXPE може да разкрият още по-изненадващи резултати. Засега необичайно високата степен на поляризация в IGR J17091-3624 дава на астрономите нови улики за това как се държат черните дупки и как техните корони генерират рентгенови лъчи.

Снимка: NASA/Caltech-IPAC/Robert Hurt

Виж още: В облака, и то буквално: Дирижабли издигат квантови центрове за данни в стратосферата