Блазар BL Lacertae, гигантская чёрная дыра с ярким диском и струями, направленными к Земле, помог учёным ответить на давний вопрос: как возникают рентгеновские лучи в таких экстремальных условиях? Телескоп NASA IXPE, способный измерять поляризацию рентгеновского излучения, вместе с наземными радио- и оптическими телескопами нашёл ответ.

Концептуальное изображение центральной области блазара BL Lacertae, сверхмассивной черной дыры, окруженной ярким диском и струей, ориентированной на Землю. Фото: NASA/Пабло Гарсия

Учёные рассматривали две гипотезы: рентгеновские лучи могут создаваться либо протонами, движущимися в магнитном поле струи, либо электронами, взаимодействующими со световыми частицами — фотонами. Поляризация света — это свойство, показывающее направление электромагнитных волн. Если рентгеновские лучи сильно поляризованы, виноваты протоны. Если поляризация слабая — это работа электронов.

Наблюдения за BL Lacertae в конце ноября 2023 года длились семь дней. В это время оптическая поляризация блазара достигла рекордных 47,5% — самого высокого значения за 30 лет. Однако IXPE показал, что рентгеновские лучи поляризованы слабо, не более чем на 7,6%. Это доказало, что рентгеновское излучение возникает из-за рассеяния Комптона: электроны, движущиеся почти со скоростью света, сталкиваются с инфракрасными фотонами, повышая их энергию до рентгеновского уровня.

«Это была одна из главных загадок струй чёрных дыр. IXPE и наземные телескопы наконец дали нам инструменты для её решения». BL Lacertae, открытый как переменная звезда в созвездии Ящерицы, оказался идеальным объектом для таких наблюдений», — сказал Иван Агудо, ведущий автор исследования из Института астрофизики Андалусии (Испания).

Это открытие — ещё один шаг к пониманию процессов вокруг сверхмассивных чёрных дыр. Учёные продолжают изучать космос, и такие миссии, как IXPE, помогают раскрывать его тайны.