Международная группа физиков, куда входят учёные из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, получила новые данные, которые приближают к разгадке механизмов, благодаря которым чёрные дыры притягивают вещество и испускают колоссальные объёмы излучения и энергии. Эти измерения стали возможны с помощью телескопа XL-Calibur, который был направлен на Лебедь X-1 – хорошо изученную чёрную дыру, расположенную примерно в 7 000 световых годах от Земли. Профессор Хенрик Кравчински, главный исследователь проекта, отметил, что полученные наблюдения будут использованы для тестирования всё более реалистичных компьютерных моделей физических процессов вблизи чёрной дыры.
XL-Calibur разработан для измерения поляризации света – свойства, описывающего ориентацию электромагнитных колебаний. Изучая поляризованный свет, учёные получают ценные сведения о форме и поведении экстремально горячего газа и обломков, вращающихся вокруг чёрных дыр с невероятными скоростями.
Недавняя статья в The Astrophysical Journal представила последние результаты наблюдений за Лебедем X-1, включая самое точное на сегодняшний день измерение поляризации жёсткого рентгеновского излучения этой чёрной дыры. В работе приняли участие многие исследователи из Университета Вашингтона, включая аспиранта Эфраима Гау и постдокторанта Куна Ху, выступивших в качестве соавторов. Эфраим Гау пояснил, что поляризация крайне важна для изучения процессов, происходящих вокруг чёрной дыры, поскольку «мы не можем делать обычные снимки с Земли, чтобы рассмотреть всё, что там происходит».
Эти результаты получены благодаря полёту XL-Calibur в июле 2024 года, когда воздушный шар с телескопом пересек Северное полушарие, двигаясь из Швеции в Канаду. Во время этой миссии инструмент также собрал данные от Крабовидного пульсара и окружающей его туманности – одного из самых ярких и стабильных источников рентгеновского излучения на небе. Профессор Кравчински подчеркнул, что полёт 2024 года установил несколько технических рекордов, включая детальные измерения как Лебедя X-1, так и Крабовидного пульсара. Марк Пирс, соавтор проекта и профессор Королевского технологического института KTH в Швеции, отметил, что «наши наблюдения за Крабовидным пульсаром и Лебедем X-1 наглядно демонстрируют надёжность конструкции XL-Calibur. Я очень надеюсь, что мы сможем развить этот успех новыми полётами на воздушных шарах».
Команда планирует наблюдать за другими чёрными дырами и нейтронными звёздами во время следующего запуска телескопа из Антарктиды в 2027 году. Расширяя диапазон изучаемых объектов, исследователи надеются создать более полную картину того, как материя ведёт себя в этих экстремальных условиях. По словам Кравчински, «в сочетании с данными спутников NASA, таких как IXPE, мы можем в ближайшие несколько лет получить достаточно информации, чтобы решить давние вопросы физики чёрных дыр».
Проект XL-Calibur поддерживается широким международным сотрудничеством научных учреждений, в том числе Университетом Вашингтона в Сент-Луисе, Университетом Нью-Гэмпшира, Университетом Осаки, Университетом Хиросимы, ISAS/JAXA, Королевским технологическим институтом KTH в Стокгольме и Центром космических полётов Годдарда (и Центром полётов Уоллопс), а также 13 другими исследовательскими организациями. Команда Университета Вашингтона в Сент-Луисе также выражает благодарность NASA за финансирование в рамках грантов 80NSSC20K0329, 80NSSC21K1817, 80NSSC22K1291, 80NSSC22K1883, 80NSSC23K1041 и 80NSSC24K1178, а также Центру космических наук Макдоннелла Университета Вашингтона в Сент-Луисе.
