Впервые в истории астрономических наблюдений ученые зарегистрировали рентгеновское излучение, отраженное от области аккреционного диска, находящегося за черной дырой. Объект расположен в центре галактики, расстояние до которой составляет приблизительно 800 миллионов световых лет. Результаты исследования и полученные данные были опубликованы в научном издании Nature.
«Обычно свет не может вырваться из черной дыры, поэтому наблюдать за тем, что находится за ней, кажется невозможным. Однако эти необычные объекты обладают уникальными характеристиками, которые позволили получить изображение их «обратной стороны». Черные дыры деформируют пространство вокруг себя, отклоняют излучение и искажают магнитные поля», – объясняет Дэн Уилкинс, ведущий автор работы из Стэнфордского университета (Великобритания).
Задача исследования сверхмассивной черной дыры в центре галактики I Zwicky 1 заключалась в изучении короны – загадочной особенности, свойственной лишь некоторым подобным гравитационным объектам.
Предполагается, что короны, генерирующие интенсивное рентгеновское излучение, формируются при приближении газа к горизонту событий, где он нагревается до миллионов градусов. При таких высоких температурах электроны отделяются от атомов, образуя плазму с магнитным полем. Магнитные поля, вовлеченные в быстрое вращение, изгибаются и поднимаются вверх, где впоследствии разрушаются под воздействием этих сил.
«Магнитное поле оказывает нагревающее воздействие на область вокруг черной дыры, что приводит к образованию электронов с высокой энергией, генерирующих рентгеновское излучение», – пояснил Дэн Уилкинс.
Исследования черной дыры осуществлялись при помощи рентгеновских телескопов «NuSTAR» от NASA и «XMM-Newton» от ESA. Первоначально астрономы зафиксировали в полученных данных две заметные вспышки. Детальный анализ этих вспышек, выполненный с использованием инновационной методики, основанной на определении смещения длины волны света под воздействием гравитации черной дыры и временном интервале между первичными сигналами и их копиями, отраженными от передней части аккреционного диска, позволил составить карту окрестностей вблизи горизонта событий.
Тем не менее, при более тщательном изучении данных ученые обнаружили дополнительную последовательность менее интенсивных сигналов, которые оказались «отражениями» тех же рентгеновских вспышек от задней части диска из газа, окружающего черную дыру.
«В течение нескольких лет я создавал теоретические модели того, как эти отраженные вспышки будут проявляться в наблюдениях, поэтому когда я увидел их в данных, мне сразу стало понятно, что это такое», – подытожил Дэн Уилкинс.
