После начала научных операций в феврале возглавляемая Японией миссия XRISM (рентгеновская визуализация и спектроскопия) изучила огромную черную дыру в центре галактики NGC 4151.
“Прибор XRISM Resolve зафиксировал подробный спектр области вокруг черной дыры”, - сказал Брайан Уильямс, научный сотрудник проекта миссии НАСА в Центре космических полетов имени Годдарда агентства в Гринбелте, штат Мэриленд. “Пики и провалы подобны химическим отпечаткам пальцев, которые могут рассказать нам, какие элементы присутствуют, и раскрыть подсказки о судьбе вещества по мере приближения к черной дыре”.
NGC 4151 - спиральная галактика на расстоянии около 43 миллионов световых лет от земли в северном созвездии Гончих псов. Масса сверхмассивной черной дыры в ее центре более чем в 20 миллионов раз превышает массу Солнца.
Галактика также активна, что означает, что ее центр необычайно ярок и переменчив. Газ и пыль, кружащиеся по направлению к черной дыре, образуют вокруг нее аккреционный диск и нагреваются под действием сил притяжения и трения, создавая изменчивость. Часть вещества на краю черной дыры образует двойные струи частиц, которые вылетают с каждой стороны диска почти со скоростью света. Пухлое облако материала в форме пончика, называемое тором, окружает аккреционный диск.
На самом деле, NGC 4151 - одна из ближайших известных активных галактик. Другие миссии, включая рентгеновскую обсерваторию Чандра и космический телескоп Хаббл, изучили это, чтобы узнать больше о взаимодействии черных дыр с их окружением, которое может рассказать ученым, как сверхмассивные черные дыры в центрах галактик растут с течением космического времени.
Галактика необычайно яркая в рентгеновских лучах, что сделало ее идеальной целью для раннего обнаружения XRISM.
Спектр NGC 4151, полученный Resolve, показывает резкий пик при энергиях чуть ниже 6,5 кэВ (килоэлектронвольт) — эмиссионную линию железа. Астрономы полагают, что большая часть энергии активных галактик исходит от рентгеновских лучей, исходящих из горячих, пылающих областей вблизи черной дыры. Рентгеновские лучи, отражаясь от более холодного газа в диске, заставляют железо там флуоресцировать, создавая специфический рентгеновский пик. Это позволяет астрономам составить более точную картину как диска, так и областей извержения, расположенных гораздо ближе к черной дыре.
В спектре также видны несколько провалов около 7 кэВ. Железо, расположенное в торе, также вызвало эти провалы, хотя и за счет поглощения рентгеновских лучей, а не излучения, потому что материал там намного холоднее, чем на диске. Все это излучение примерно в 2500 раз энергичнее света, который мы можем видеть нашими глазами.
Железо - это всего лишь один элемент, который может обнаружить XRISM. Телескоп также может обнаружить серу, кальций, аргон и другие, в зависимости от источника. Каждый из них рассказывает астрофизикам что-то свое о космических явлениях, рассеянных по рентгеновскому небу.
XRISM - это совместная миссия JAXA и НАСА при участии ЕКА. Вклад НАСА включает научное участие CSA (Канадского космического агентства).
Источник: НАСА
На главном изображении:
Концепция художника показывает возможные местоположения железа, обнаруженные в рентгеновском спектре NGC 4151, полученном XRISM. Ученые считают, что железо, излучающее рентгеновские лучи, находится в горячем аккреционном диске, недалеко от черной дыры. Железо, поглощающее рентгеновские лучи, может находиться дальше, в более холодном облаке материала, называемом тором.
Лаборатория концептуальных изображений Центра космических полетов имени Годдарда НАСА
Также на графике спектра ниже:
Прибор Resolve на борту XRISM (миссия рентгеновской визуализации и спектроскопии) получил данные из центра галактики NGC 4151, где сверхмассивная черная дыра медленно поглощает материал из окружающего аккреционного диска. Полученный спектр показывает присутствие железа на пике около 6,5 кэВ и провалах около 7 кэВ, свет в тысячи раз более энергичный, чем то, что могут видеть наши глаза.
Дополнительные материалы
