Показан художественный вид SS 433 и Fermi J1913 + 0515 в туманности W50. Предоставлено: DESY, Лаборатория научных коммуникаций.
Неожиданные результаты стали результатом данных, собранных более десяти лет на предприятии NSF, которым управляет Университет Центральной Флориды, а также данных из НАСАкосмический телескоп большой площади Ферми.
Международная группа исследователей, использующая данные обсерватории Аресибо и космического телескопа Ферми, обнаружила то, что они называют «сердцебиением гамма-излучения», исходящим из космического газового облака.
Облако находится в созвездии Аквиллы и «бьет» в ритме с черная дыра В 100 световых годах от нас в системе микроквазаров, известной как SS 433. Результаты были опубликованы в августе 2020 года в журнале. Природа Астрономия.
«Этот результат бросает вызов очевидным интерпретациям и является неожиданным для ранее опубликованных теоретических моделей», – говорит Цзян Ли, научный сотрудник Гумбольдта из Deutsches Elektronen-Synchrotron в Цойтене, Германия, и соавтор исследования. «Это дает нам возможность обнаружить перенос частиц от SS 433 и исследовать структуру магнитного поля в его окрестностях».
В системе SS 433 черная дыра вращается вокруг гигантской звезды, в 30 раз превышающей массу Солнца. Черная дыра всасывает материю из гигантской звезды, вращаясь вокруг нее, образуя закрученный аккреционный диск, который стекает в черную дыру, как вода в канализацию ванны.
Часть вещества не попадает в отверстие, а вылетает по спирали на высокой скорости из центра диска в обоих направлениях, вверху и внизу, как колышки на колесе.
Микроквазар SS 433 состоит из черной дыры и гигантской звезды, вращающихся вокруг друг друга, причем черная дыра постоянно высасывает материю из звезды. Это вещество собирается на аккреционном диске, прежде чем упасть в черную дыру. Однако часть вещества не попадает в черную дыру, а выбрасывается в космос двумя узкими струями вверху и внизу. Поскольку аккреционный диск не лежит точно в плоскости орбиты двух партнеров, он качается, как волчок, установленный под углом, и вместе с ним струи также делают это, описывая спирали в космосе. В том же ритме, что и падающие струи и аккреционный диск, неприметное газовое облако на расстоянии около 100 световых лет светится в свете гамма-излучения. Это временное соответствие предполагает прямую связь, но неясно, как именно микроквазар управляет «сердцебиением» гамма-лучей газового облака. Анимация: DESY, Лаборатория научных коммуникаций
Исследователи сделали это открытие, проанализировав более чем десятилетние данные космического телескопа NASA Fermi Large Area и данные обзора Galactic ALFA HI, собранные с помощью радиотелескопа обсерватории Аресибо шириной 1000 футов. Обсерватория недавно была повреждена и в настоящее время отключена, но ученые продолжают иметь доступ к ранее собранным данным. Инженеры оценивают причину обрыва кабеля и планируют ремонт.
Исследователи обнаружили, что прецессия, или колебание, струй черной дыры соответствует гамма-сигналу, испускаемому газовым облаком. Исследователи обозначили положение в газовом облаке Fermi J1913 + 0515. Положение было обнаружено с помощью телескопа обсерватории Аресибо, а Ферми предоставил данные о системе SS 433.
«Согласованные периоды указывают на то, что излучение газового облака происходит от микроквазара», – говорит Ли.
Ученые до сих пор не до конца знают, как струи преодолевают притяжение черной дыры и испускаются из диска, и текущее исследование ставит новый вопрос: как черная дыра влияет на сердцебиение газового облака?
Исследователи говорят, что необходимы дальнейшие наблюдения и теоретическая работа, но одно предположение состоит в том, что гамма-излучение облака вызвано инжекцией ядер атомов водорода, известных как быстрые протоны, которые образуются в конце струй. или около черной дыры.
«SS 433 продолжает удивлять наблюдателей на всех частотах и теоретиков», – говорит Ли. «И он определенно станет испытательной площадкой для наших идей о производстве и распространении космических лучей вблизи микроквазаров на долгие годы».
Прочтите «Загадочное сердцебиение гамма-лучей, исходящее из облака космического газа, оставит ученых сбитыми с толку», чтобы узнать больше об этом исследовании.
###
Ссылка: «Гамма-сердцебиение на микроквазаре SS 433» Цзянь Ли, Диего Торрес, Руо-Ю Лю, Мэтью Керр, Эмма де Онья Вильхельми и Ян Су, 17 августа 2020 г., Природа Астрономия.
DOI: 10.1038 / s41550-020-1164-6
В число соавторов исследования также входили Диего Торрес из Института космических наук в Барселоне, Испания, Каталонский институт исследований и авансценных исследований в Барселоне и Эспасциальный институт Каталонии в Барселоне; Руо-Ю Лю из Школы астрономии и космических наук Нанкинского университета в Китае и ключевой лаборатории современной астрономии и астрофизики Нанкинского университета Министерства образования Китая; Мэтью Керр из отдела космических наук Лаборатории военно-морских исследований в Вашингтоне, округ Колумбия; Эмма де Онья Вильгельми из Deutsches Elektronen-Synchrotron в Цойтене, Германия, и Института космических наук в Барселоне, Испания; и Ян Су из обсерватории Пурпурной горы и ключевой лаборатории радиоастрономии Китайской академии наук в Нанкине, Китай.
UCF управляет обсерваторией Аресибо Национального научного фонда в соответствии с соглашением о сотрудничестве с Universidad Ana G. Méndez и Yang Enterprises Inc. Этот объект, в котором находится один из самых мощных телескопов на планете, используется учеными всего мира для проведения исследований. в области атмосферных наук, исследования космической погоды, планетных наук, радиоастрономии и радиолокационной астрономии.
Аресибо также является домом для команды, которая запускает проект планетарного радара, поддерживаемый программой НАСА по наблюдению за объектами, сближающимися с Землей, в Координационном управлении планетарной защиты НАСА посредством гранта, предоставленного UCF.
Финансирование исследования поступило от НАСА, Министерства энергетики США, Комиссариата по атомной энергии и Национального центра научных исследований / Национального института ядерной физики и физики частиц во Франции; итальянское агентство “Spaziale Italiana” и национальный институт ядерной физики в Италии; Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий, Организация по исследованию ускорителей высоких энергий и Японское агентство аэрокосмических исследований в Японии, а также Фонд К.А. Валленберга, Шведский исследовательский совет и Шведский национальный космический совет в Швеции.
Дополнительную поддержку научному анализу оказали Национальный институт астрофизики в Италии и Национальный центр космических исследований во Франции. Работа была частично выполнена в рамках контракта DOE номер DE-AC02-76SF00515 и при поддержке Фонда Александра фон Гумбольдта и Национального фонда естественных наук Китая посредством номеров грантов NSFC-11673013 и NSFC-11733009 и номеров грантов PGC2018-095512- B-I00, SGR2017-1383 и AYA2017-92402-EXP.
