Kosminis širdies plakimas: juodosios skylės poliarizacija suglumino net ir patyrusius NASA mokslininkus

Poliarizacija parodo, kaip šviesos elektrinis laukas yra orientuotas erdvėje, todėl ji tampa svarbiu raktu įvykiams šalia juodosios skylės. 2025 metų kovą „IXPE“ pirmą kartą šioje sistemoje išmatavo rentgeno poliarizaciją. Gautas rezultatas buvo netikėtas ir privertė tyrėjus peržiūrėti įprastus paaiškinimus.

Ši naujiena svarbi ne tik dėl skaičių, bet ir dėl klausimų, kuriuos ji kelia apie karštą plazmos aplinką prie juodųjų skylių. Pasirodo, mūsų vaizduotėje esanti tvarkinga schema gali būti per paprasta. O pati sistema elgiasi taip keistai, kad primena kosminį širdies dūžį.

Ką pamatė „IXPE“?

Stebėjimai atlikti energijos ruože nuo 2 iki 8 keV, o poliarizacijos laipsnis siekė 9,1 proc. Tai buvo patvirtinta tvirtais statistiniais duomenimis, o poliarizacijos kampas buvo apie 83 laipsnius. Buvo ir menkas užuominos ženklas, kad poliarizacija didėja kylant energijai, bet to dar neužteko tvirtai išvadai.

Tokie rodikliai įprastai pasirodo tik tada, kai sistemą matome beveik iš šono ir kai spinduliuojanti sritis yra labai taisyklinga. Todėl rezultatas tapo savotišku galvosūkiu, nes jis neatitiko paprasto geometrinio vaizdo. Tyrėjai pabrėžė, kad tai vienas ryškiausių rentgeno poliarizacijos atvejų šiame kontekste.

Karūnos būsena ir keistas ritmas

Juodoji skylė buvo fiksuota vadinamojoje karūnos dominuojamoje kietojoje būsenoje, kai rentgeno spindulius daugiausia generuoja itin karšta plazmos sritis disko viduje. Spektras turėjo kietą galios dėsnio formą, o atspindžio požymiai buvo silpni. Taip pat pastebėtas tipo C kvaziperiodinis virpėjimas apie 0,2 herco dažniu.

Mokslininkė Melissa Ewing iš „Newcastle University“ pabrėžė, kad ši sistema kartais pritemsta ir vėl sušvinta tarsi širdies plakimas. Tokio elgesio priežastis kol kas nepaaiškinta, bet ji gali būti tiesiogiai susijusi su poliarizacijos paslaptimi. Kadangi karūna yra labai maža ir tolima, jos tiesiogiai nufotografuoti neįmanoma, todėl poliarizacija tampa vienu iš nedaugelio langų į jos struktūrą.

Galimos priežastys

Vienas paaiškinimas remiasi idėja, kad nuo akrecinio disko į viršų kyla vėjas, kuris išneša medžiagą į išorę. Jei rentgeno spinduliai iš karūnos sklaidosi tokiame vėjyje, poliarizacija gali išaugti iki stebėto lygio. Tai leistų suprasti, kad aplinka yra tankesnė ir dinamiškesnė, nei manyta.

Kita hipotezė teigia, kad pati karūnos plazma gali tekėti į išorę iki penktadalio šviesos greičio. Tokie reliatyvistiniai judesiai sustiprintų poliarizaciją per sklaidos procesus ir kryptinį spinduliavimo efektą. Tyrėjai abu scenarijus sieja su komptonizacija, kai geometrija, stebėjimo kampas ir sklaida storame vėjyje kartu formuoja galutinį signalą.

Ko laukti toliau?

Maxime Parra iš „Ehime University“ šiuos vėjus vadina viena svarbiausių trūkstamų dalių juodųjų skylių augimo teorijose. Jei pavyktų tiksliau nustatyti jų savybes, atsivertų kelias suprasti, kaip tokie objektai keičia aplinkinę erdvę. Todėl „IXPE“ planuoja ateities stebėjimus, kurie gali pateikti dar netikėtesnių duomenų.

Kol kas neįprastai didelė poliarizacija sistemoje „IGR J17091 3624“ sustiprina mintį, kad karūnų struktūra yra sudėtinga ir galbūt nuolat kintanti. Tai dar vienas priminimas, kad net po daugelio metų tyrimų juodosios skylės išlieka ne iki galo perprastos. O kiekvienas naujas matavimas ne uždaro, o atveria naujus klausimus apie tai, kaip iš tiesų veikia šie kosminiai varikliai.