Ved å bruke IBIS-teleskopet om bord i European Space Agency's INTEGRAL-satellitt, har forskere rapportert om de første målingene av polarisering fra et binært system med svart hull, som omfatter et svart hull og en normal stjerne som kretser rundt et felles massesenter.
De nye observasjonene avslører at den kaotiske regionen er gjenget av magnetfelt, og representerer første gang magnetiske felt er blitt identifisert så nær et svart hull. Viktigst er at Integral viser at de er svært strukturerte magnetiske felt som danner en rømningstunnel for varmt stoff som ellers ville stupe ned i det sorte hullet i løpet av millisekunder.
Philippe Laurent er forsker ved Institute for Research in the Fundamental Laws of the Universe (IRFU), fra CEA i Frankrike. Han er hovedforfatter på papiret, som dukker opp i dag iScience Express.
Laurent og kollegene oppdaget polariserte gammastråle-fotoner som kom fra Cygnus X-1 (19h 58m 21.6756s + 35 ° 12 ′ 05.775 ″), et kjent svart hulls røntgen-binært system i stjernebildet Cygnus. De antyder at den polariserte utslippet stammer fra en stråle med relativistiske partikler i nærheten av det sorte hullet.
Grafen over refererer til teamets resultater: “Mens lavenergifotonene ikke ser ut til å være polarisert (innsatslinjen til venstre er bare flat), er de høyere energi-polene sterkt polariserte (innsatslinjen til høyre ser ut til å være sinusformet) ), og dermed burde være relatert til jetflyet, ”skrev Laurent i en e-post.
Forfatterne avslører mer detalj gjennom papiret: "Spektral modellering av dataene avslører to utslippsmekanismer: 250-400 keV-dataene stemmer overens med utslipp dominert av Compton spredning på termiske elektroner og er svakt polarisert," skriver de. "Den andre spektralkomponenten som sees i 400keV-2MeV-båndet er derimot sterkt polarisert, noe som avslører at MeV-utslippet sannsynligvis er relatert til den jet som først ble oppdaget i radiobåndet."
Bevisene deres peker på at det sorte hullets magnetfelt er sterkt nok til å rive vekk partikler fra det sorte hullets tyngdekoblinger og traktere dem utover, og skaper materiefly som skyter ut i verdensrommet, ifølge en pressemelding fra ESA. Partiklene i jetfly blir trukket inn i spiralbaner når de klatrer opp magnetfeltet til frihet, og dette påvirker egenskapen til deres gammastråle-lys, kjent som polarisering.
En gammastråle, som vanlig lys, er en slags bølge, og bølgenes orientering er kjent som dens polarisering. Når en rask partikkel spiraler i et magnetisk felt produserer den en slags lys, kjent som synkrotronutslipp, som viser et karakteristisk polarisasjonsmønster. Det er denne polarisasjonen teamet har funnet i gammastrålene. Det var en vanskelig observasjon å gjøre.
"Vi måtte bruke nesten alle observasjoner som Integral noen gang har gjort av Cygnus X-1 for å gjøre dette," sier Laurent.
Disse gjentatte observasjonene av det sorte hullet er samlet over syv år og er nå over fem millioner sekunders observasjonstid, tilsvarende det å ta et enkelt bilde med en eksponeringstid på mer enn to måneder. Laurent team la dem alle sammen for å skape akkurat en slik eksponering.
”Vi vet fremdeles ikke nøyaktig hvordan den fallende saken blir omgjort til jetflyene. Det er en stor debatt blant teoretikere; disse observasjonene vil hjelpe dem å bestemme, sier Laurent.
Stråler rundt sorte hull har blitt sett før av radioteleskoper, men slike observasjoner kan ikke se det sorte hullet i tilstrekkelig detalj til å vite nøyaktig hvor nær det sorte hullet jetflyene stammer fra. Det gjør disse nye observasjonene uvurderlige. Slike polarisasjonsmålinger kan gi direkte innsikt i arten av mange astrofysiske prosesser, og forskerne sier at deres oppdagelse i fremtiden kan øke vår forståelse av utslippsmekanismene til Cygnus X-1, en modell for andre svart-hulls binærarter i univers.
Kilde: Vitenskap. Avisen vises i dag, kl Science Express nettside.
