Рентгеновское эхо позволило нарисовать карту окружения чёрных дыр

Международная группа астрономов под руководством Абд ар-Рахман Зогби (Abderahmen Zoghbi) из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США), используя данные космического рентгеновского телескопа XMM-Newton, объявила о получении долгожданных следов релятивистской реверберации (отражения) излучения в рентгеновском диапазоне из окрестностей сверхмассивной чёрной дыры в галактике NGC 4151.

Это излучение является «эхом» рентгеновского всплеска самой чёрной дыры (ЧД): через полчаса после вспышки от материи, проваливающейся в ЧД, её аккреционный диск также вспыхивает отражённым излучением в рентгеновском диапазоне.

Считается, что излучение активных ядер галактик (АЯГ) обусловлено процессом падения материи в сверхмассивную ЧД в их центре. При этом периодические вспышки в рентгеновском диапазоне, предположительно, связаны с релятивистскими струями, вырывающимися из них при поглощении материи.

Одним из признаков этого является так называемая широкая полоса железа в аккреционном диске, считающаяся признаком наличия в АЯГ вращающейся ЧД. Возбуждённые атомы железа в аккреционом диске выдают излучение с энергиями от 6 до 7 тыс. электронвольт — в несколько тысяч раз больше, чем у видимого света, — и эта линия, называемая также «железной К-линией», прочно ассоциируется сегодня с окрестностями ЧД.


По мнению исследователей, обнаруженное ими эхо — явное отражение релятивистских эффектов, которые влияют на прохождение рентгеновских лучей, идущих от нижних слоёв аккреционного диска; гравитация ЧД не даёт им свободно покидать окрестности этого сверхмассивного объекта. Этот релятивистский эффект также отражается на ширине K-линии.

Согласно разработанной исследователями модели, после всплеска рентгеновского излучения от источника, находящегося в окрестностях ЧД, ширина К-линии резко и одномоментно увеличивается с задержкой, называемой релятивистской реверберацией (отражением) и определяемой огромной гравитацией ЧД. Именно это «эхо» и зарегистрировали учёные:

Чтобы проверить гипотезу, астрономы пустили в дело результаты наблюдений галактики NGC 4151 космическим телескопом XMM-Newton. NGC 4151, находящаяся в созвездии Гончих Псов, отстоит от Млечного Пути на 45 млн световых лет. Анализ накопленных за несколько лет данных показал — впервые в истории астрономии — следы многочисленных релятивистских ревербераций. При этом выяснилось, что задержка в прохождении рентгеновского излучения составляет полчаса и соответствует расположению загадочного источника такого излучения в 4 а. е. над ЧД. Отчёт об исследовании учёные представили в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник

«Наука движется вперед пропорционально массе знаний, унаследованных ею от предшествующего поколения, следовательно, при самых обыкновенных условиях она … растет, растет в геометрической прогрессии»

Фридрих Энгельс