С начала научных исследований в феврале этого года, возглавляемая Японией миссия XRISM (рентгеновской визуализации и спектроскопии) изучила массивную черную дыру в центре галактики NGC 4151.
Брайан Уильямс, научный сотрудник NASA в Центре космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, сказал:
Прибор XRISM Resolve получил детальный спектр области вокруг черной дыры. Пики и провалы в спектре напоминают химические отпечатки пальцев, которые указывают на присутствующие элементы и дают подсказки о судьбе материи, приближающейся к черной дыре.
NGC 4151 — это спиральная галактика, расположенная примерно в 43 миллионах световых лет от нас в северном созвездии Гончих Псов. Сверхмассивная черная дыра в ее центре имеет массу, превышающую массу Солнца более чем в 20 миллионов раз.
Эта галактика также является активной, что означает, что ее центр необычайно яркий и переменный. Газ и пыль, вращающиеся к черной дыре, образуют аккреционный диск, нагревающийся под воздействием гравитационных сил и трения, что создает изменчивость. Часть материи на краю черной дыры образует двойные струи частиц, которые вылетают с каждой стороны диска почти со скоростью света. Аккреционный диск окружен облаком материала в форме пончика, называемым тором.
NGC 4151 — одна из ближайших известных активных галактик. Другие миссии, такие как рентгеновская обсерватория NASA "Чандра" и космический телескоп Hubble, уже изучали эту галактику, чтобы лучше понять взаимодействие между черными дырами и их окружением, что помогает ученым узнать, как сверхмассивные черные дыры в галактических центрах растут с течением времени. Галактика необычайно ярка в рентгеновских лучах, что делает ее идеальной ранней целью для XRISM.
Спектр NGC 4151, полученный Resolve, демонстрирует резкий пик при энергии чуть ниже 6,5 кэВ (килоэлектронвольт) — эмиссионную линию железа. Астрономы считают, что большая часть энергии активных галактик исходит от рентгеновских лучей, исходящих из горячих, вспыхивающих областей, близких к черной дыре. Рентгеновские лучи, отражающиеся от более холодного газа в диске, заставляют железо флуоресцировать, создавая специфический рентгеновский пик. Это позволяет астрономам нарисовать лучшую картину как диска, так и областей извержения, находящихся гораздо ближе к черной дыре.
В спектре также наблюдаются несколько провалов в районе 7 кэВ. Железо в торе вызвало эти провалы, но за счет поглощения рентгеновских лучей, поскольку материал там гораздо холоднее, чем в диске. Все это излучение примерно в 2500 раз более энергично, чем свет, который мы видим глазами.
Железо — это лишь один из элементов, которые может обнаружить XRISM. Телескоп также способен обнаруживать серу, кальций, аргон и другие элементы в зависимости от источника. Каждый из них предоставляет астрофизикам уникальную информацию о космических явлениях, наблюдаемых в рентгеновском спектре.
