Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) to wyniesiony w przestrzeń kosmiczną teleskop, którego podstawowym zadaniem jest badanie pozostałości po eksplozjach gwiazd oraz silnych dżetów materii emitowanych przez czarne dziury pożerające otaczającą je materię. Choć nie jest to typowy teleskop rentgenowski, to wciąż jest w stanie analizować polaryzację promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez obserwowane obiekty. Tak się dobrze składa, że właśnie takiego instrumentu potrzebowali astronomowie chcący przyjrzeć się blazarowi Markarian 421.
Czym właściwie jest blazar?
Blazar to galaktyka aktywna, której promieniowanie obserwowane na Ziemi pochodzi od dżetu materii wystrzeliwanego z samego centrum galaktyki w kierunku nachylonym pod niewielkim kątem w naszą stronę.
Czytaj także: Miała być radiogalaktyka, a jest blazar. Astronomowie zaobserwowali zaskakującą zmianę
W całym wszechświecie można znaleźć mnóstwo supermasywnych czarnych dziur, z których biegunów wystrzeliwane są z prędkością bliską prędkości światła wąskie, skolimowane strumienie wysokoenergetycznych cząstek. Gdy taki dżet skierowany jest w stronę Ziemi, jego źródło nazywamy blazarem. W rzeczywistości blazar to galaktyka aktywna, w której centrum znajduje się supermasywna czarna dziura aktywnie pochłaniająca materię ze swojego otoczenia i wystrzeliwująca część z tej materii w naszym kierunku.
Pod koniec 2021 roku międzynarodowy zespół naukowców postanowił wykorzystać nowy wtedy teleskop IXPE do przyjrzenia się właśnie blazarowi Markarian 421, odległemu od nas o jakieś 400 milionów lat świetlnych. Celem badań była próba zrozumienia mechanizmu, który sprawia, że cząsteczki dżetu poruszają się z tak dużymi prędkościami i energiami, jakie obserwujemy na Ziemi. IXPE zgodnie ze swoim przeznaczeniem miał przyjrzeć się polaryzacji promieniowania rentgenowskiego, która zależna jest od ułożenia fal elektromagnetycznych emitowanych w zakresie rentgenowskim.
Czytaj także: Tak wygląda wszechświat w promieniowaniu rentgenowskim. To pierwszy obraz w wykonaniu nowego teleskopu
Wyniki obserwacji okazały się zaskakujące. Naukowcy dostrzegli bowiem, że w tej części dżetu, w której cząstki przyspieszane są do prędkości relatywistycznych, pole magnetyczne charakteryzuje struktura o kształcie helisy.
To może być kluczowa informacja, która pozwoli nam lepiej zrozumieć mechanizmy i procesy stojące za emisją tych gigantycznych dżetów. Strumień uciekający z centrum Markarian 421 rozciąga się na wiele milionów lat świetlnych. Widoczny z Ziemi jest szczególnie jasny, bo jest skierowany w naszą stronę, przez co jest jaśniejszy niż w rzeczywistości. Pod tym względem blazary przypominają akurat syreny karetek pogotowia ratunkowego. Kiedy taki samochód zbliża się do nas, wydawane przez niego dźwięki wydają się głośniejsze, niż gdy się od nas oddala. To właśnie ten proces sprawia, że blask dżetu blazara przyćmiewa światło emitowane przez wszystkie gwiazdy należące do galaktyki będącej źródłem dżetu.
Do zrozumienia mechanizmu powstawania i emisji dżetów jeszcze daleko. Nie zmienia to faktu, że dzięki takim teleskopom jak IXPE naukowcy mogą w końcu rozpocząć składanie różnych elementów tej zagadki w całość.
