Tajemnicze bijące serce, czyli czarna dziura IGR J17091-3624
Pseudonim czarnej dziury IGR J17091-3624 wziął się od jej charakterystycznych, regularnych zmian jasności. Powstają one w układzie podwójnym, gdzie czarna dziura pochłania materię z sąsiedniej gwiazdy. Ta materia nie wpada bezpośrednio do czarnej dziury, lecz tworzy wirujący dysk akrecyjny. W jego centrum znajduje się korona, czyli obszar rozgrzanej plazmy o temperaturze sięgającej miliarda stopni Celsjusza. To właśnie stąd pochodzą rejestrowane z Ziemi promienie rentgenowskie. Klucz do zagadki stanowią pomiary polaryzacji promieni rentgenowskich wykonane przez teleskop IXPE.
W kwietniu instrument zarejestrował polaryzację na poziomie 9,1%, co zupełnie nie zgadzało się z teoretycznymi przewidywaniami. Dotychczasowe modele wskazywały na znacznie niższe wartości. Wynik ten stawia pod znakiem zapytania nasze rozumienie struktury korony czarnych dziur. Dlaczego? Bo wysoki stopień polaryzacji odpowiada zwykle widokowi korony niemal z boku. Korona musiałaby być idealnie ukształtowana i oglądana pod właściwym kątem, aby osiągnąć taki pomiar. Sęk w tym, iż inne obserwacje tego obiektu nie potwierdzają takiego scenariusza. Ta sprzeczność zmusiła naukowców do szukania zupełnie nowych wyjaśnień.
Dwa możliwe scenariusze. Jakich wyjaśnień szukają astronomowie?
Astronomowie zaproponowali dwie konkurencyjne hipotezy, z których każda podważa dotychczasowe założenia. Pierwsza zakłada istnienie potężnych wiatrów kosmicznych. Takowe mają postać strumieni materii wyrzucanych z dysku akrecyjnego. Te wiatry mogłyby rozpraszać promieniowanie w sposób zwiększający obserwowaną polaryzację. Drugi model wydaje się jeszcze bardziej niezwykły. Sugeruje, że sama korona porusza się na zewnątrz z prędkością około 20% prędkości światła, co przekłada się na zawrotne 200 milionów kilometrów na godzinę. Przy takich prędkościach zaczynają dominować efekty relatywistyczne, które mogłyby wzmocnić polaryzację. Oba scenariusze prowadzą do zgodności z pomiarami w symulacjach, lecz każdy wymagałby zasadniczej rewizji naszych modeli. To pokazuje, jak wiele jeszcze nie wiemy o tych ekstremalnych obiektach.
Czytaj też: Potężne źródło neutrin w kosmosie wreszcie wyjaśnione. Blazar PKS 1424+240 skrywa niesamowitą tajemnicę
Badania w tej sprawie zostały opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society i pokazują, jak pomiary polaryzacji mogą odkrywać nieznane aspekty kosmosu. Misja IXPE, prowadzona przez NASA i Włoską Agencję Kosmiczną, dopiero zaczyna dostarczać takich danych. Naukowcy będą kontynuować modelowanie, by zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za tak wysoką polaryzację. Dokonane odkrycie przypomina nam, że nawet najlepsze teorie wymagają weryfikacji. Kosmos wciąż kryje tajemnice, a każde nowe narzędzie badawcze może przynieść zaskakujące wyniki. Chociaż z jednej strony frustrujące, takie wyzwania napędzają postęp w astrofizyce. Z drugiej strony: kto wie, ile jeszcze podobnych niespodzianek czeka na odkrycie w głębinach wszechświata?