NASA bada powstawanie promieni X w blazarach

Badania nad blazarami, w tym szczególnie nad BL Lacertae, mogą zrewolucjonizować naszą wiedzę o promieniowaniu rentgenowskim w ekstremalnych warunkach kosmicznych. Dzięki misji IXPE oraz współpracy z teleskopami radiowymi i optycznymi, naukowcy dokonali przełomowych odkryć dotyczących interakcji między elektronami a fotonami w dżetach czarnych dziur, co otwiera nowe perspektywy w astrofizyce.

Co to są blazary?

Blazary to jedne z najbardziej energetycznych obiektów we Wszechświecie, będące rodzajem aktywnych jąder galaktyk, w których znajdują się supermasywne czarne dziury. Charakteryzują się one potężnymi dżetami skierowanymi bezpośrednio w stronę Ziemi, co umożliwia ich dokładne obserwacje. BL Lacertae, jeden z pierwszych odkrytych blazarów, pierwotnie uważany za gwiazdę zmienną, okazał się potworem emitującym ogromne ilości energii. Pytanie, które przez dekady nurtowało badaczy, dotyczyło źródła promieniowania rentgenowskiego w tych dżetach.

Misja IXPE i jej znaczenie

Misja IXPE, wystrzelona przez NASA 9 grudnia 2021 roku, jest przełomowa w kontekście badań blazarów. To pierwszy satelita zdolny do pomiaru polaryzacji promieniowania rentgenowskiego. W przypadku BL Lacertae, IXPE prowadził obserwacje przez siedem dni pod koniec listopada 2023 roku, a w tym czasie teleskopy naziemne monitorowały polaryzację optyczną i radiową blazara. Dzięki temu uzyskano pełniejszy obraz zjawisk zachodzących w jego dżetach.

Nowe odkrycia dotyczące polaryzacji

Jednym z kluczowych odkryć było to, że promieniowanie rentgenowskie było znacznie mniej spolaryzowane niż promieniowanie optyczne. Polaryzacja optyczna osiągnęła rekordowe 47,5%, podczas gdy polaryzacja rentgenowska wynosiła zaledwie 7,6%. Badacze uznali, że taki wynik można wytłumaczyć efektem Comptona, w którym fotony zderzają się z wysokoenergetycznymi elektronami, zmieniając swoją energię i długość fali. Elektrony poruszające się z prędkością bliską prędkości światła w dżetach blazara rozpraszają fotony światła podczerwonego, przekształcając je w promieniowanie rentgenowskie.

Przyszłość badań nad blazarami

Odkrycia IXPE wskazują na dominujący wpływ elektronów i efektu Comptona w generowaniu promieniowania rentgenowskiego, co może zmienić nasze zrozumienie procesów zachodzących w dżetach supermasywnych czarnych dziur. Badacze planują skierować IXPE oraz inne instrumenty na kolejne aktywne jądra galaktyk, aby stworzyć bardziej kompleksowy obraz tych zjawisk. Interesującym zagadnieniem będzie także analiza relacji między polaryzacją optyczną a rentgenowską, co może ujawnić nowe mechanizmy akceleracji cząstek w dżetach.

Wnioski i przyszłe kierunki badań

Odkrycie IXPE dotyczące BL Lacertae to znaczący postęp w badaniach nad promieniowaniem rentgenowskim i dżetami supermasywnych czarnych dziur. W miarę jak naukowcy zyskują nowe narzędzia do badania procesów zachodzących w ekstremalnych warunkach kosmicznych, pojawiają się pytania o to, czy inne blazary wykazują podobne wzorce polaryzacji oraz jak zmienia się polaryzacja w czasie. Odpowiedzi na te pytania mogą przybliżyć nas do pełniejszego zrozumienia mechanizmów generowania promieniowania rentgenowskiego w najpotężniejszych obiektach we Wszechświecie.