NASA IXPE'nin En Uzun Gözlemi Kara Delik Jetleri Gizemini Çözdü

Michael Allen'ın yazdığı

NASA'nın IXPE'sini (Görüntüleme X-ışını Polarimetrisi Gezgini) kullanan uluslararası bir gökbilimci ekibi, X-ışını astronomisinin ilk günlerinden beri çözülmemiş bir soruyu yanıtlayarak, süper kütleli bir kara deliğin jetindeki X-ışınlarının kökenini belirledi. Bulgular, 11 Kasım'da American Astronomical Society'nin The Astrophysical Journal Letters dergisinde yayınlanan bir makalede anlatılıyor.

IXPE misyonu, X-ışınlarında gözlemlenebilen en parlak gökada kümesi olan Kahraman Kümesi'ni Ocak ve Mart ayları arasındaki 60 günlük süre boyunca 600 saatten fazla gözlemledi. Bu sadece IXPE'nin bugüne kadar tek bir hedefe yönelik en uzun gözlemi olmakla kalmıyor, aynı zamanda IXPE'nin bir galaksi kümesini ilk kez gözlemlemesine de işaret ediyor.

Spesifik olarak, bilim adamlarından oluşan ekip, Kahraman Kümesi'nin tam merkezinde yer alan devasa aktif galaksi olan 3C 84'ün polarizasyon özelliklerini inceledi. Bu aktif galaksi, iyi bilinen bir X-ışını kaynağıdır ve yakınlığı ve parlaklığı nedeniyle X-ışını gökbilimcileri için ortak bir hedeftir.

Kahraman Kümesi çok büyük olduğundan, Güneş'in çekirdeği kadar sıcak, X-ışını yayan devasa bir gaz rezervuarına ev sahipliği yapıyor. Çoklu X-ışını teleskoplarının kullanımı, özellikle de NASA'nın Chandra X-ışını Gözlemevi'nin yüksek çözünürlüklü görüntüleme gücü, IXPE verilerindeki sinyallerin çözülmesi için gerekliydi. Bilim insanları bu X-ışını ölçümlerini ajansın Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi (NuSTAR) misyonundan ve Neil Gehrels Swift Gözlemevi'nden elde edilen verilerle birleştirdi.

• IXPE'den alınan polarizasyon ölçümleri, yayılan X-ışını ışık dalgalarının yönelimi ve hizalanması hakkında bilgi taşır. Senkronize olarak hareket eden X-ışını dalgalarının sayısı arttıkça, polarizasyon derecesi de artar.
• 3C 84 gibi aktif bir galaksiden gelen X ışınlarının, ışığın parçacıklardan yansıyarak enerji kazandığı, ters Compton saçılması olarak bilinen bir süreçten kaynaklandığı düşünülüyor. IXPE'den gelen polarizasyon ölçümleri, ters Compton saçılımının veya diğer senaryoların varlığını belirlememize olanak tanır.
• “Tohum fotonları”, ters Compton saçılımının enerji verici sürecinden geçen düşük enerjili radyasyon için kullanılan terimdir.
• Kahraman Kümesini hatırlarsınız Bu sonifikasyon bir Kara Deliğin sesini kopyalıyor Mayıs 2022'den itibaren.

IXPE proje bilimcisi ve NASA'nın Huntsville'deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nde gökbilimci olan Steven Ehlert, "3C 84'ün polarizasyonunu ölçmek temel bilim hedeflerinden biri olsa da, bu galaksi kümesinde hala daha egzotik fiziğin imzası olabilecek ek polarizasyon sinyalleri arıyoruz" dedi.

Yunanistan'ın Heraklion kentindeki FORTH Astrofizik Enstitüsü'nden araştırmacı ve makalenin baş yazarı Ioannis Liodakis, "3C 84 gibi kaynaklar için X ışınlarının ters Compton saçılımından kaynaklandığını zaten belirledik" dedi. "3C 84'ün IXPE gözlemleriyle tohum fotonlarının özelliklerini belirlemek için eşsiz bir şansa sahip olduk."

Tohum fotonları için olası ilk senaryo, senkrotron öz-Compton olarak bilinir; burada düşük enerjili radyasyon, yüksek enerjili parçacıkları üreten aynı jetten kaynaklanır.

Harici Compton olarak bilinen alternatif senaryoda, tohum fotonları jetle ilgisi olmayan arka plan radyasyon kaynaklarından kaynaklanır.

Fransa'daki Strasbourg Astronomi Gözlemevi'nden astrofizikçi ve çalışmanın ortak yazarı Frederic Marin, "Senkrotron kendi kendine Compton ve harici Compton senaryoları, X-ışını polarizasyonu için çok farklı tahminlere sahip" dedi. "3C 84'ten gelen herhangi bir X-ışını polarizasyonunun tespiti, emisyon mekanizması olarak harici Compton olasılığını neredeyse kesin bir şekilde ortadan kaldırır."

60 günlük gözlem kampanyası boyunca dünyanın dört bir yanındaki optik ve radyo teleskoplar, iki senaryo arasında daha fazla test yapmak için dikkatlerini 3C 84'e çevirdi.

NASA'nın IXPE'si, optik ve radyo verilerinde ölçülen karşılaştırılabilir değerlerle, X-ışınları spektrumunda %4'lük bir net polarizasyon ölçtü. Bu sonuçlar, yüksek enerjili parçacıklarla aynı jetten gelen tohum fotonları için sinkrotron self-Compton modelini güçlü bir şekilde desteklemektedir.

Huntsville, Alabama'daki Üniversiteler Uzay Araştırmaları Birliği Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacı ve makalenin yazarlarından biri olan Sudip Chakraborty, "Bu iki bileşenin ayrılması bu ölçüm için çok önemliydi ve tek bir X-ışını teleskopu tarafından yapılamazdı, ancak IXPE polarizasyon verilerini Chandra, NuSTAR ve Swift ile birleştirerek bu polarizasyon ölçümünün özellikle 3C 84 ile ilişkili olduğunu doğrulayabildik" dedi.

Bilim insanları, farklı sinyaller için IXPE'nin Perseus Kümesi'ndeki farklı konumlardan gelen verilerini analiz etmeye devam edecek.

Evrendeki gök cisimleri hakkında çığır açan keşiflere olanak tanıyan benzeri görülmemiş veriler sağlamaya devam eden NASA'nın IXPE'si, 12 ülkedeki ortakları ve bilim işbirlikçileriyle birlikte NASA ve İtalyan Uzay Ajansı'nın ortak bir misyonudur. IXPE misyonu NASA'nın Huntsville, Alabama'daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetiliyor. Merkezi Falls Church, Virginia'da bulunan BAE Systems, Inc., uzay aracı operasyonlarını Colorado Üniversitesi'nin Boulder'daki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı ile birlikte yönetiyor.

IXPE'nin devam eden misyonu hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz:

https://www.nasa.gov/ixpe