NASA的IXPE用Blazar的新發現黑洞噴流

2023-07-20 20:31:26 字數 1562 閱讀 2700

宇宙中充滿了強大的超大質量黑洞,這些黑洞會產生強大的高能粒子噴射,在浩瀚的太空中創造出極度明亮的光源。當其中乙個噴流直指地球時,科學家們稱黑洞系統為blazar。

markarian 421是高能天文學家的老朋友,」新**的主要作者、義大利航天局天體物理學家laura di gesu說,「我們確信blazar將是ixpe的乙個有價值的目標,但它的發現超出了我們的最佳預期,成功地證明了x射線旋光儀如何豐富了我們探測相對論噴流不同區域的複雜磁場幾何和粒子加速的能力。」

最新一期的自然天文學。

像markarian 421發射的噴氣式飛機可以延伸數百萬光年的長度。它們特別明亮,因為當粒子接近光速時,它們釋放出巨大的能量,並以愛因斯坦預言的怪異方式行事。blazar噴氣機格外明亮,因為就像救護車的警笛聲在接近時聽起來更響一樣,指向我們的光線也顯得更亮。這就是為什麼火焰可以勝過它們所居住星系的所有恆星。

儘管進行了幾十年的研究,科學家們仍然沒有完全掌握形成blazar噴流動力學和發射的物理過程。但是ixpe開創性的x射線旋光儀--測量光波電場的平均方向--讓他們對這些目標、它們的物理幾何形狀以及它們的輻射**有了前所未有的了解。

典型的強力噴流流出的研究模型通常描繪了螺旋狀的螺旋結構,類似於人類dna的組織方式。但科學家們沒有想到,螺旋結構會包含被衝擊加速的粒子區域。

ixpe在2023年5月和6月對markarian 421的三次長時間觀測中,發現了偏振角驚人的變化。

劍橋麻省理工學院的研究物理學家、**的合著者herman marshall說:「我們曾預計偏振方向可能會改變,但基於先前對許多火焰的光學觀測,我們認為大旋轉是罕見的。」「因此,我們計畫對blazar進行幾次觀測,第一次觀測顯示了15%的恆定偏振。」

值得注意的是,他補充說,對ixpe偏振資料的初步分析似乎顯示,在第一次和第二次觀測之間,它下降到零。

馬歇爾說:「然後我們認識到,兩極化實際上大致相同,但它的方向卻掉頭了,在兩天內旋轉了近180度。」「然後,在一天後開始的第三次觀測中,我們再次驚訝地發現極化的方向繼續以同樣的速率旋轉。」

更奇怪的是,同時進行的光學、紅外和無線電測量顯示,即使極化的x射線發射發生偏差,其穩定性和結構也沒有任何變化。

衝擊波加速射流粒子的概念與markarian 501的理論是一致的,後者是ixpe觀測到的第二個火焰,導致了2023年底發表的研究但它的表親markarian 421顯示了螺旋磁場導致衝擊的更明顯證據。

di gesumarshall和他們的同事渴望對markarian 421和其他blazar進行進一步的觀測,以了解更多關於這些噴流波動以及它們發生的頻率。

多虧了ixpe,這是天體物理噴流研究的乙個激動人心的時刻,」di gesu說。

ixpe是nasa和義大利航天局的合作,合作夥伴和科學合作者遍布12個國家。ixpe由位於阿拉巴馬州亨茨維爾的nasa馬歇爾太空飛行中心領導。鮑爾航空航天公司總部位於科羅拉多州布魯姆菲爾德,與科羅拉多大學位於博爾德的大氣和空間物理實驗室共同管理太空飛行器的運營。ixpe對markarian 421的觀測得到了美國、法國、日本、西班牙和克里特島夥伴天文台收集的資料的補充。

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