Mezinárodní spolupráce mezi Japonskem a Švédskem pomohla objasnit, jak gravitace ovlivňuje tvar hmoty kolem černé díry v binárním souboru Cygnus X-1. Jejich nálezy, zveřejněné tento měsíc v Nature Astronomy, pomohou vědcům lépe porozumět fyzice silné gravitace a vývoji černých děr a galaxií.
Blízko středu souhvězdí Labutě je hvězda obíhající kolem první černé díry nalezené ve vesmíru. Společně tvoří binární systém známý jako Cygnus X-1. Tato černá díra je také jedním z nejjasnějších rentgenových zdrojů na obloze. Geometrie hmoty, která generuje toto světlo, však byla nejistá. Výzkumný tým odhalil tyto informace díky nové rentgenové polarimetrické technice.
Fotografovat černou díru není snadné. Nejprve nelze vidět černou díru, protože ji světlo nemůže opustit. Místo pozorování samotné černé díry mohou vědci pozorovat světlo vycházející z hmoty vedle ní. V případě Cygnus X-1 bude toto světlo vyzařováno hvězdou poblíž černé díry.
Většina světla, které vidíme, vibruje mnoha směry. Polarizace filtruje světlo tak, že vibruje jedním směrem. To je podobné tomu, jak sněhové brýle s polarizovanými čočkami pomáhají lyžařům vidět, kam jedou z hory, protože filtr rozptyluje sníh odrážející se od sněhu.
„Stejné je to s tvrdými rentgenovými paprsky poblíž černé díry,“říká spoluautor Hiromitsu Takahashi. "Ale tento filtr získává z černé díry tvrdé rentgenové a gama paprsky." Z těchto paprsků vás nezachrání žádné brýle, takže potřebujeme další speciální zařízení k měření tohoto rozptylu světla. “
Tým potřeboval zjistit, odkud světlo pochází a kde se rozptyluje. Pro obě měření byl použit rentgenový balónkový polarimetr PoGO +. Dva konkurenční modely popisují, jak hmota vypadá vedle černé díry v binárním systému, jako je Cygnus X-1: sloup lampy a rozšířený model. V modelu sloupku lampy je koróna kompaktní a úzce souvisí s černou dírou. Fotony se ohýbají směrem k akrečnímu disku, což vede k většímu odrazu světla. V rozšířeném modelu je koróna větší a šíří se kolem černé díry. Světlo odražené od disku je slabší. Vzhledem k tomu, že se světlo při silné gravitaci černé díry příliš neohýbalo, dospěl tým k závěru, že černá díra sleduje rozšířený koronový model.
Propagační video:
Ilya Khel