Во время солнечных затмений мы можем наблюдать солнечную корону — светящийся ореол, появляющийся вокруг Луны, которая в этот момент закрывает Солнце. Это яркая внешняя атмосфера звезды, состоящая из разреженного вещества, с температурой в миллионы градусов. У чёрных дыр тоже есть корона, но увидеть её напрямую практически невозможно. Однако современные методы позволяют обнаружить её присутствие и даже изучить форму.
Изучение корон чёрных дыр помогает в классификации квазаров — активных ядер галактик. Но чёрные дыры сами по себе сложно наблюдать. Их существование остаётся гипотезой, несмотря на многочисленные доказательства. Даже в 2020 году Нобелевский комитет, награждая за открытие чёрной дыры в центре нашей галактики, осторожно называл её «компактным астрофизическим объектом». Корона чёрной дыры — ещё более тонкий и неуловимый феномен.
Так где же находится эта корона? Чёрные дыры окружены веществом, которое формирует аккреционный диск или тор, вращающийся вокруг них. По мере приближения к горизонту событий вещество ускоряется и разогревается до экстремальных температур из-за трения и гравитации. На внутреннем краю аккреционного диска вещество превращается в плазму, нагретую до миллиардов градусов. Именно эта плазма и является короной чёрной дыры. Однако обнаружить её — непростая задача.
Если аккреционный диск направлен на нас своей плоскостью, рентгеновское излучение короны теряется в общем свечении диска. Если мы смотрим на диск сбоку, то свет от центральной области блокируется более холодным веществом на краях. Но в случае короны ситуация иная: её рентгеновское излучение может переотражаться в газопылевом «бублике» вокруг чёрной дыры и всё же достигать Земли, даже если мы смотрим на диск под углом.
Исследуя такие «затемнённые» чёрные дыры, учёные использовали данные рентгеновской обсерватории NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer). Были изучены объекты, такие как Cygnus X-1 и X-3 в нашей галактике, а также LMC X-1 и X-3 в Большом Магеллановом Облаке. Во всех случаях геометрия и физика короны оказались одинаковыми. Это позволяет предположить, что такие же принципы действуют как у чёрных дыр звёздной массы, так и у сверхмассивных. Такие открытия помогут лучше изучить квазары, которые из-за своей яркости часто оказываются сложными для наблюдений. Каждый новый способ анализа приближает нас к пониманию этих загадочных объектов.