Observatório de raios-X da NASA IXPE descobre o segredo da coroa dos buracos negros

A principal dificuldade em estudar os buracos negros está na superfície – eles simplesmente não são visíveis através de um telescópio. É possível estudar esses objetos invisíveis apenas por observações indiretas, para as quais os sistemas estelares binários são um caso ideal. Mais cedo ou mais tarde, uma das estrelas explode e a supernova se transforma em um buraco negro (o que nem sempre acontece, mas com bastante frequência). Depois disso, o buraco negro começa a absorver a matéria do vizinho, e esses processos são fáceis de detectar e avaliar.

Fonte da imagem: NASA/CXC/M. Weiss

Até agora, os astrofísicos têm modelos bastante precisos para a evolução dos buracos negros. No entanto, a precisão em astrofísica é um conceito muito, muito relativo. Há detalhes que escapam à compreensão dos cientistas. Novos instrumentos científicos são chamados para esclarecer as nuances e, em particular, o novo observatório de raios-X espacial NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), que iniciou os trabalhos científicos em janeiro deste ano.

As vantagens do observatório IXPE incluem a capacidade de determinar a polarização dos raios-X. Essas informações nos permitem tirar conclusões sobre como ela é formada e distribuída. Uma análise desses dados permite entender como a matéria material se comporta perto de um buraco negro e tirar conclusões sobre o quadro físico dos processos em toda a sua diversidade.

Em um artigo científico recente na revista Science, os cientistas relatam que, com base em observações arquivadas do NuSTAR da NASA e no experimento NICER a bordo da Estação Espacial Internacional, novas observações do observatório IXPE lançaram luz sobre o comportamento da matéria em torno de um buraco negro no planeta. constelação Cygnus (Cygnus X-1). Os astrônomos conseguiram detectar a coroa de plasma ao redor do buraco negro no sistema binário Cygnus X-1 e, avaliando a polarização, determinar sua orientação espacial.

Descobriu-se que a coroa se estende a 2.000 km do horizonte de eventos do buraco negro. Surpreendentemente, a coroa está um pouco inclinada em direção ao disco de acreção – matéria arrancada de sua estrela parceira pela força de sua gravidade. Isso também significa que a coroa do buraco negro está inclinada em relação à órbita da estrela parceira. Os cientistas sugeriram que a coroa mudou durante a explosão da supernova, o que mudou seu ângulo de inclinação. O processo de interação entre a coroa de plasma e o disco de acreção não é totalmente compreendido. A coroa está localizada acima da matéria que é puxada para o buraco negro (sanduíche) ou está localizada diretamente nele.

Além disso, novas observações confirmaram que os jatos – ejeções de matéria dos pólos de um buraco negro (eles são claramente visíveis na faixa de rádio) – são perpendiculares ao disco de acreção e, provavelmente, são um processo direto de absorção de matéria por um buraco. Este objeto é bem conhecido pelos cientistas – o buraco negro Cygnus X-1 tem 21 massas solares e a estrela companheira tem 41 massas estelares. Os dados refinados permitem avaliar em detalhes os processos de fluxo da massa de uma estrela em um buraco negro e eliminar uma série de pontos cegos na compreensão da evolução desses objetos.