Ved hjælp af IBIS-teleskopet ombord på Det europæiske rumfartsagenturs INTEGRAL-satellit har forskere rapporteret om de første polarisationsmålinger fra et binært sorte hulssystem, der omfatter et sort hul og en normal stjerne, der kredser rundt om et fælles massecenter.
De nye observationer afslører, at det kaotiske område er gevindskåret af magnetfelter og repræsenterer første gang magnetfelter er blevet identificeret så tæt på et sort hul. Vigtigst er, at Integral viser, at de er stærkt strukturerede magnetiske felter, der danner en flugtunnel for varmt stof, som ellers ville springe ned i det sorte hul inden for millisekunder.
Philippe Laurent er forsker ved Institut for Forskning i Universale Grundlæggende Lov (IRFU) fra CEA i Frankrig. Han er hovedforfatter på papiret, der vises i dag iScience Express.
Laurent og hans kolleger opdagede polariserede gammastråle-fotoner, der kom fra Cygnus X-1 (19h 58m 21.6756s + 35 ° 12 ′ 05.775 ″), et velkendt binært røntgenrørsystem i sort hul i konstellationen Cygnus. De antyder, at den polariserede emission stammer fra en stråle af relativistiske partikler i nærheden af det sorte hul.
Figuren ovenfor henviser til holdets resultater: ”hvorimod lavenergifotoner ser ud til ikke at være polariserede (indsættelseslinjen til venstre er blot flad), de højere energiprodukter er stærkt polariserede (indsatslinien til højre ser ud til at være sinusformet) ), og dermed bør relateres til jetflyet, ”skrev Laurent i en e-mail.
Forfatterne afslører mere detaljeret gennem papiret: "Spektral modellering af dataene afslører to emissionsmekanismer: 250-400 keV-dataene stemmer overens med emissionen domineret af Compton-spredning på termiske elektroner og er svagt polariserede," skriver de. "Den anden spektrale komponent, der ses i 400keV-2MeV-båndet, er derimod stærkt polariseret, hvilket afslører, at MeV-emissionen sandsynligvis er relateret til den jet, der først blev opdaget i radiobåndet."
Deres beviser peger på, at det sorte huls magnetfelt er stærkt nok til at rive partikler væk fra det sorte huls tyngdekoblinger og tragt dem udad, hvilket skaber stråler af stof, der skyder ud i rummet, ifølge en ESA-pressemeddelelse. Partiklerne i jetflyene trækkes ind i spiralbaner, når de klatrer op i magnetfeltet til frihed, og dette påvirker en egenskab ved deres gammastrålelys kendt som polarisering.
En gammastråle er ligesom almindeligt lys en slags bølge, og bølgenes orientering er kendt som dens polarisering. Når en hurtig partikel spiraler i et magnetfelt producerer den en slags lys, kendt som synchrotronemission, som viser et karakteristisk polarisationsmønster. Det er denne polarisering, som holdet har fundet i gammastrålerne. Det var en vanskelig observation at tage.
”Vi var nødt til at bruge næsten enhver observation, som Integral nogensinde har gjort af Cygnus X-1, for at foretage denne detektion,” siger Laurent.
Disse gentagne observationer af det sorte hul, samlet over syv år, samlet over fem millioner sekunders observationstid, svarende til at tage et enkelt billede med en eksponeringstid på mere end to måneder. Laurent's team tilføjede dem alle sammen for at skabe en sådan eksponering.
”Vi ved stadig ikke nøjagtigt, hvordan den infalling sagen bliver til jetflyene. Der er en stor debat blandt teoretikere; disse observationer vil hjælpe dem med at beslutte, ”siger Laurent.
Stråler omkring sorte huller er blevet set før af radioteleskoper, men sådanne observationer kan ikke se det sorte hul i tilstrækkelig detaljer til at vide nøjagtigt, hvor tæt det sorte hul jets kommer fra. Det gør disse nye observationer uvurderlige. Sådanne polarisationsmålinger kan give direkte indsigt i arten af mange astrofysiske processer, og forskerne siger, at deres opdagelse i fremtiden kunne øge vores forståelse af emissionsmekanismerne for Cygnus X-1, en model for andre sort-hul binære i univers.
Kilde: Videnskab. Papiret vises i dag, kl Science Express internet side.
