X-Işını Polarizasyonu, Kara Deliklerin Neden Bu Kadar Parlak Jetler Oluşturduğunu Açıklıyor

Kara delikleri çevreleyen yığılma disklerinden fırlayan güçlü jetler, gök bilimcilere fiziği uç noktalarda çalışmak için en iyi fırsatlarından bazılarını sunuyor. X-ışını Polarimetri Görüntüleme Kaşifi (IXPE), bu jetlerin içindeki, olağanüstü parlaklıklarını açıklamaya yardımcı, şok dalgalarını gösterdi.

Astronomik cisimlerden gelen ışığın polarizasyonu genellikle cismin içindeki veya etrafındaki koşulları araştırmak için kullanılır. Görünür ışığın polarizasyonu üzerine onlarca yıllık araştırmalara rağmen, X-ışını teleskopları polarizasyonu ölçemediğinden, spektrumun X-ışını kısmı bu açıdan bir sır olmuştur.

Bu, IXPE'nin geçen yıl, JWST'den birkaç hafta önce ancak ilginin bir kısmı ile, fırlatılmasıyla değişti. IXPE'nin X-ışınlarının polarizasyon derecesini ölçme kapasitesi, Markarian 501 kara delik sistemi üzerinde kullanılmaya başlandı, sonuçlar Nature'da yayınlandı.

ESO'ya bağlı Finlandiya Astronomi Merkezi'nden Dr. Yannis Liodakis yaptığı açıklamada, "Bu, çözdüğümüz 40 yıllık bir gizem." dedi. "Nihayet yapbozun tüm parçalarına sahiptik ve oluşturdukları resim netti."

Markarian 501 bir blazar - jetlerden birinin Dünya'ya doğrultulduğu bir süper kütleli kara delik - ve bu, muazzam mesafesi göz önüne alındığında, onu olağanüstü parlak kılıyor. Blazarların, spektrumun X-ışınları bölümünde olduğu kadar morötesi ve görünür ışıkta da parlak oldukları bilinmekte.

IXPE ilk kez Markarian 501'in yalnızca güçlü bir X-ışını yayıcısı olmadığını, aynı zamanda X-ışınlarının optik dalga boylarında görülenin yaklaşık iki katı olan yaklaşık yüzde 10 polarizasyon gösterdiğini gösterdi. Radyo dalgaları daha da az polarizedir, ancak hepsi jetin yönü ile aynı hizadadır. Polarizasyon, manyetik alanların bir ürünü olduğundan, desen, bu alanların X-ışınları üretildiğinde çok güçlü olduğunu, ancak daha sonra zayıfladığını ortaya koyuyor.

NASA'nın IXPE uzay aracı ve blazar Markarian 501. Ek resim jetteki yüksek enerjili parçacıkları gösteriyor (mavi). Parçacıklar, beyaz bir çubuk olarak gösterilen şok dalgasına çarptığında, enerjilenirler ve hızlanırken X-ışınları yayarlar. Manyetik alan çizgileri daha kaotik hale geldiğinden ve parçacık akışında daha fazla türbülansa neden olduğundan, ışık şoktan uzaklaştıkça daha düşük enerjiye sahip olur.

 

IXPE ve spektrumun diğer bölümlerindeki teleskoplarla alınan gözlemleri birleştiren Liodakis ve ortak yazarlar, bir şok dalgasının jete güç sağlamaya yardımcı olduğu ve manyetik alanların terra elektronvolt enerjili parçacıkları yönlendirmesine neden olduğu sonucuna vardılar. Şok dalgasının nedeni henüz bilinmiyor, ancak tüm bu dalgalar gibi, bir maddede ses hızından daha hızlı hareket eden bir şey olduğunda üretiliyor.

Boston Üniversitesi'nden ortak yazar Profesör Alan Marscher, "Şok dalgası bölgeyi geçerken, manyetik alan güçlenir ve parçacıkların enerjisi yükselir." dedi. "Enerji, şok dalgasını oluşturan maddenin hareket enerjisinden gelir."

Başlangıçta, parçacıklar X-ışınları ve hatta gama ışınları yayarlar, ancak yavaş yavaş jetler içindeki daha yavaş hareket eden madde ile etkileşimler türbülans yaratır ve enerji yayar. Sonuç olarak, yayılan fotonlar önce morötesi, sonra optik ve son olarak da radyo dalgaları olmak üzere giderek daha düşük enerjili hale gelir. Parçacıkların ivmesi için alternatif açıklamalar, görülen desenden ziyade zayıf ve düzensiz polarizasyon üretebilir.

IXPE, gözlemlerini tekrarlamak için diğer blazarları gözlemleyecek ve ayrıca iki yıllık görevinde daha sonra Markarian 501'i kontrol edecek. Blazarlar, X-ışını emisyonlarının 10 kat sıçrayabildiği patlamalara maruz kalıyor ve yazarlar bu zamanlarda polarizasyonun değişip değişmediğini bilmek istiyor.

X-ışını astronomisi, spektrumun diğer bölümlerinin çok gerisinde kalıyor çünkü atmosfer gözlemleri engelliyor, bu nedenle uzaydaki, hiçbiri IXPE'den önce polarizasyonu ölçemeyen, aletlere bağımlıyız.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.