Ученые Московского государственного университета предложили революционный способ определения формы аккреционных дисков, окружающих черные дыры. В основе метода лежит анализ линейной поляризации рентгеновского излучения, который стал возможен благодаря данным с телескопа Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Наблюдения за несколькими двойными рентгеновскими системами и активными ядрами галактик подтвердили теоретическое предсказание о плоской геометрии этих дисков.
Теоретическое обоснование явления было заложено еще советскими физиками Р. А. Сюняевым и Л. Г. Титарчуком в 1985 году. Они предсказали, что рентгеновское излучение, рождающееся в процессе комптонизации фотонов в горячей плазме диска, будет линейно поляризованным. Его характеристики напрямую зависят от оптической толщины диска и его ориентации в пространстве относительно наблюдателя. Однако почти четыре десятилетия у ученых не было технической возможности проверить эту гипотезу.
Запуск обсерватории IXPE позволил провести необходимые наблюдения. Результаты экспериментов точно совпали с теоретическими расчетами. Было обнаружено, что степень поляризации не зависит от энергии фотонов и подчиняется строгому угловому распределению, что является неоспоримым доказательством плоской, а не объемной формы аккреционных дисков. Это опровергает множество альтернативных моделей, которые существовали до сих пор.
Как пояснила ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Елена Сейфина, открытие универсально и подтверждает аналогичную геометрию как для черных дыр звездной массы, так и для сверхмассивных черных дыр в активных галактиках. Это открытие заставит пересмотреть многие существующие астрофизические модели, так как теперь поляризацию невозможно игнорировать при вычислении параметров рентгеновского излучения.
