Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Observatoř IXPE pomáhá rozluštit tajemství urychlování částic ve výtryscích černých děr
Jan Herzig Vytisknout článek

Observatoř IXPE pomáhá rozluštit tajemství urychlování částic ve výtryscích černých děr

Umělecká představa blazaru
Autor: NASA/Goddard Space Flight Center

Jedny z nejjasnějších vesmírných objektů jsou nazývány blazary. Sestávají ze supermasivní černé díry, která pohlcuje materiál ze svého akrečního disku, což dává vzniknout dvou silným výtryskům plazmatu kolmým na akreční disk, které směřují přímo k Zemi. Plazma se přitom v těchto výtryscích pohybuje rychlostí blízkou rychlosti světla. Již desítky let si přitom vědci pokládají otázku, jak jsou v nich částice urychlovány na takto vysoké energie.

Mise IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) je společným projektem NASA a Italské kosmické agentury ASI. Na vědecké stránce mise se podílí i Michal Dovčiak se svým týmem z Astronomického ústavu AV ČR. Do kosmu dalekohled loni 9. prosince vynesla raketa Falcon 9 verze Block 5 od společnosti SpaceX. Kolem Země obíhá na kruhové dráze ve výšce 540 km se sklonem 0,2° k rovníku. Observatoř se skládá ze tří menších identických dalekohledů vybavených citlivými detektory, které sbírají světlo sledovaných objektů a měří jeho polarizaci, tedy směr a intenzitu elektrického pole zkoumaných světelných vln. Jak jméno mise napovídá, je zaměřena na rentgenovou oblast spektra. Rentgenové záření přitom není možné měřit ze Země, protože ho zde blokuje atmosféra. Primárně se zaměřuje na ty nejextrémnější vesmírné objekty, jako jsou například pozůstatky supernov. Jedná se o první misi svého druhu.

Nyní se teleskop poprvé zaměřil na blazar. Konkrétně na ten s označením Markarian 501, který se na pozemské obloze promítá do souhvězdí Herkula. Tato aktivní černá díra se nachází v centru velké eliptické galaxie. Dalekohled ji pozoroval tři dny na začátku letošního března a opakovaně ještě o dva týdny později. Ve stejnou dobu tento objekt pozorovala také řada dalších kosmických i pozemských teleskopů na různých vlnových délkách, například i ve viditelném nebo rádiovém oboru. 

Díky tomu mohou vědci porovnat více modelů blazaru a jejich kombinací získat mnohem lepší informace o jeho reálném vzhledu. Navíc to bylo úplně poprvé, co byl pozorován na rentgenových vlnových délkách, což je důležité kvůli tomu, že rentgenové paprsky jsou emitovány blíže zdroji urychlování částic. Částice po urychlení totiž nejprve díky své extrémní energii emitují právě rentgenové záření. Se vzdalováním od místa urychlení částice energii postupně ztrácí, a tak vyzařují i méně energetické záření, jako je viditelné a rádiové.

Observatoř IXPE pozorující blazar Markarian 501 s výtryskem vysokoenergetických částic směřujícím k Zemi. Ve výřezu můžeme na ilustraci vidět modré vysokoenergetické částice výtrysku v jeden okamžik urychlené šokovou vlnou, které nejdříve emitují rentgenové záření a později, kvůli ztrátě energie způsobené pohybem turbulentním materiálem stále méně energické světlo, viditelné, infračervené a nakonec radiové. Se vzdalováním od místa šokové vlny se také magnetické pole stává chaotičtější. Autor: NASA/Pablo Garcia
Observatoř IXPE pozorující blazar Markarian 501 s výtryskem vysokoenergetických částic směřujícím k Zemi. Ve výřezu můžeme na ilustraci vidět modré vysokoenergetické částice výtrysku v jeden okamžik urychlené šokovou vlnou, které nejdříve emitují rentgenové záření a později, kvůli ztrátě energie způsobené pohybem turbulentním materiálem stále méně energické světlo, viditelné, infračervené a nakonec radiové. Se vzdalováním od místa šokové vlny se také magnetické pole stává chaotičtější.
Autor: NASA/Pablo Garcia
Vědci zjistili, že rentgenové záření je polarizované více než optické, které je zase polarizované více než rádiové. Směr polarizovaného světla je ale ve všech případech stejný a je také stejný jako směr výtrysku. Z porovnání nových dat s teoretickými modely pak vyplynulo, že nynější pozorování nejlépe korelují se scénářem, ve kterém jsou částice výtrysku urychlovány rázovou vlnou. Ta vzniká, když se něco pohybuje rychleji, než je rychlost zvuku v daném prostředí – na zemi tedy vzniká například při letu nadzvukového letadla. Tím, jak se šíří tamním materiálem, magnetické pole se zesiluje a energie částic se zvyšuje. Tato energie přitom pochází z pohybové energie materiálu tvořícího rázovou vlnu. Původ těchto vln je však stále zahalen tajemstvím. Vědci se ale domnívají, že narušení toku výtrysku, které může pocházet ze srážek vysokoenergetických částic nebo náhlých změn tlaku na hranici výtrysku, způsobí, že jeho část se začne pohybovat nadzvukovou rychlostí, čímž vzniká rázová vlna.

V budoucnosti bude dalekohled IXPE pokračovat s pozorováním zdroje Markarian 501, aby zjistil, zda-li se polarizace světla z něj přicházejícího mění s průběhem času. V rámci své primární dvouleté mise se také zaměří na řadu dalších blazarů.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] nasa.gov
[2] IXPE na stránkách NASA
[3] IXPE na Wikipedii
[4] kosmonautix.cz



O autorovi

Jan Herzig

Jan Herzig

Narodil se roku 2008 v Plzni, celý svůj život ale žije v Horšovském Týně. Studuje na Gymnáziu J. Š. Baara v Domažlicích. Vesmír ho uchvátil v 11 letech, nyní mu věnuje většinu svého času. Věnuje se teoretické i praktické astronomii. Na teoretické obdivuje možnost popsání vesmíru pomocí elegantních rovnic. V souvislosti s praktickou ho fascinuje pohled na vesmír vlastníma očima i svým dvaceticentimetrovým dalekohledem. Baví ho i popularizace astronomie a kosmonautiky, a to jak psaním článků, tak komentováním na youtube či v rádiu. Roku 2021 vyhrál 18. ročník Astronomické olympiády kategorie GH, o rok později pak 19. ročník v kategorii EF. Na XXVI. Mezinárodní astronomické olympiádě získal bronzovou medaili, na I. Mezinárodní olympiádě v astronomii a astrofyzice pro juniory zlatou medaili. Správce Instagramu ČAS.

Štítky: Blazar, Výtrysk, Rentgenové záření, IXPE, Černá díra


5. vesmírný týden 2023

5. vesmírný týden 2023

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 30. 1. do 5. 2. 2023. Měsíc bude v úplňku. Velmi nízko na večerní obloze je výrazná planeta Venuše a o něco výše také jasný Jupiter. Nejvýše najdeme večer Mars, který je kolem 20. hodiny nad jihem. Kometa C/2022 E3 (ZTF) je pěkná při pohledu dalekohledem a na velmi tmavé obloze je slabě vidět pouhým okem. Aktivita Slunce se snížila, skvrn výrazně ubylo. SpaceX má za sebou v lednu již 6 startů a očekáváme ještě sedmý. USA si připomenou výročí 65 let startu první družice Explorer-1, ale také 20 let od tragické havárie raketoplánu Columbia.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Tromsø lights

Titul Česká astrofotografie měsíce za prosinec 2022 získal snímek „Tromsø lights“, jehož autorem je Jan Klíma     Kdo by neznal slavnou polární záři. Ať již ze snímků oblohy z dalekého severu či z ještě, alespoň pro nás ještě vzdálenějšího jihu, nebo třeba z divadelní hry

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Jižní kříž nad horou

Fotografie je focena v Chilských Andách v podmínkách s velmi nízkým světelným smogem.

Další informace »