블랙홀 제트의 X선 방출은 예기치 않게 다양하여 입자 가속의 주요 모델에 도 전합니다.

연구원들은 비교적 최근에야 블랙홀 제트가 엑스레이를 방출한다는 사실을 발견했으며 제트가 어떻게 입자를 이 고에너지 상태로 가속시키는지는 여전히 수수께끼입니다. 에서 놀라운 새로운 발견 자연천문학 입자 가속이 제트에서 작동하는 방식을 다시 상상할 수 있는 문을 여는 하나의 주요 이론을 배제하는 것으로 보입니다.

제트가 어떻게 X-선을 생성하는지에 대한 한 가지 주요 모델은 제트의 X-선 방출이 장기간(수백만 년)에 걸쳐 안정적으로 유지될 것으로 예상합니다. 그러나 새로운 논문은 통계적으로 상당한 수의 제트기의 X-선 방출이 불과 몇 년 동안 변했다는 것을 발견했습니다.

메릴랜드 대학의 천문학자인 수석 저자 Eileen Meyer는 “우리가 가변성에 대해 흥분한 이유 중 하나는 이 제트기에서 X선이 생성되는 방식에 대한 두 가지 주요 모델이 있고 완전히 다르다는 것”이라고 설명합니다. , 볼티모어 카운티. “하나의 모델은 매우 낮은 에너지 전자를 불러 일으키고 다른 하나는 매우 높은 에너지 전자를 가지고 있습니다. 그리고 그 모델 중 하나는 어떤 종류의 변동성과도 완전히 호환되지 않습니다.”

연구를 위해 저자는 가장 높은 해상도의 X선 관측소인 찬드라 X선 관측소의 보관 데이터를 분석했습니다. 연구팀은 찬드라가 여러 번 관측한 거의 모든 블랙홀 제트를 조사했으며, 이는 53개의 제트 내에서 155개의 고유한 영역에 달했습니다.

이러한 짧은 시간 척도에서 상대적으로 빈번한 변동성을 발견하는 것은 “전혀 예상되지 않았기 때문에 이러한 제트의 맥락에서 혁명적입니다”라고 Meyer는 말합니다.

입자 가속 재고

시간이 지남에 따라 X선 방출의 안정성을 가정하는 것 외에도 제트가 X선을 생성하는 방법에 대한 가장 간단한 이론은 제트를 구동하는 블랙홀 “엔진”의 은하 중심에서 입자 가속이 발생한다고 가정합니다. 그러나 새로운 연구는 제트의 길이에 따라 X-선 방출의 급격한 변화를 발견했습니다. 그것은 입자 가속이 블랙홀에서 제트의 기원으로부터 먼 거리에서 제트를 따라 발생하고 있음을 시사합니다.

“이것이 어떻게 작동할 수 있는지에 대한 이론이 있지만 우리가 작업해 온 많은 것이 이제 분명히 우리의 관찰과 양립할 수 없습니다.”라고 Meyer는 말합니다.

흥미롭게도, 그 결과는 또한 지구에 더 가까운 제트기가 훨씬 더 멀리 있는 제트기보다 변동성이 더 크다는 것을 암시했습니다. 후자는 너무 멀리 떨어져 있어서 그들로부터 오는 빛이 망원경에 도달할 즈음에는 마치 시간을 거슬러 올라가는 것과 같습니다. 오래된 제트기의 변동성이 적다는 것이 Meyer에게는 이치에 맞습니다. 우주 역사 초기에는 우주가 더 작았고 주변 방사선이 더 컸기 때문에 연구원들은 이것이 제트 내에서 X-선의 더 큰 안정성으로 이어질 수 있다고 믿고 있습니다.

중요한 협업

Chandra의 뛰어난 이미징 해상도에도 불구하고 데이터 세트에는 상당한 문제가 있었습니다. Chandra는 소수의 X선 광자만으로 일부 변동성을 관찰했습니다. 그리고 주어진 제트에서 X-선 생성의 변동성은 일반적으로 수십 퍼센트 정도였습니다. 실수로 임의성을 실제 변동성으로 계산하는 것을 방지하기 위해 Meyer는 University of Toronto 및 Imperial College of London의 통계학자와 협력했습니다.

Meyer는 “데이터에서 이 결과를 추출하는 것은 거의 기적과 같았습니다. 왜냐하면 관찰이 그것을 감지하도록 설계되지 않았기 때문입니다.”라고 Meyer는 말합니다. 팀의 분석에 따르면 연구에 포함된 제트기의 30~100%가 짧은 시간 동안 변동성을 보였다. “우리는 더 나은 제약 조건을 원하지만 가변성은 현저하게 0이 아닙니다.”라고 그녀는 말합니다.

새로운 발견은 블랙홀 제트에서 X선 ​​생성에 대한 주요 이론 중 하나에 중요한 구멍을 뚫고 Meyer는 이 논문이 향후 작업에 박차를 가하기를 희망합니다. “바라건대 이것은 이론가들에게 실질적인 요구가 될 것입니다. 기본적으로 이 결과를 살펴보고 우리가 찾은 것과 일치하는 제트 모델을 생각해 내야 합니다.”라고 그녀는 말합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230529171520.htm