Nowe narzędzia do analizowania promieniowania w pobliżu czarnych dziur
Procesy radiacyjne zachodzące w pobliżu czarnych dziur mówią nam wiele o fizyce skrajnych warunków, których nawet najbardziej zaawansowane układy doświadczalne nie są w stanie odtworzyć. Stwarzają też niepowtarzalną okazję do przetestowania teorii względności Einsteina w reżimie silnego pola. Wykorzystując dane z misji satelitarnej XMM-Newton X-ray Europejskiej Agencji Kosmicznej, Europejskiego Obserwatorium Południowego i innych źródeł, partnerzy projektu STRONGGRAVITY (Probing Strong Gravity by Black Holes Across the Range of Masses) pracują nad pełniejszym poznaniem owych procesów radiacyjnych. Dr Michal Dovciak, wraz z zespołem z Instytutu Astronomii Czeskiej Akademii Nauk, poświęcił ostatnie cztery lata na analizę i interpretację obserwacji widma na wielu długościach fal oraz obserwacji typu fast timing układów zawierających czarne dziury celem ich dokładniejszego poznania. Nowe narzędzia stworzone w ramach projektu, które umożliwiają obliczanie widmowych, czasowych i polaryzacyjnych właściwości promieniowania w pobliżu czarnych dziur, mogą nie tylko posunąć naprzód astrofizykę, ale także otworzyć drogę ku nowym badaniom i koncepcjom naukowym w Europie i poza nią. Dlaczego lepsze poznanie procesów radiacyjnych w pobliżu czarnych dziur ma istotne znaczenie? Czarne dziury zostały dosyć dobrze objaśnione jako obiekty matematyczne, jednak z punktu widzenia astrofizyki ich zachowania nadal spowija wiele tajemnic. Jak oddziałują z otoczeniem w centrum galaktyk? W jaki sposób pozyskują materię znajdującą się w ich pobliżu i jaka jest natura ich akrecji? Jakie są przyczyny wypływów, którymi zasilają macierzystą galaktykę? Wszystkie informacje, które możemy zdobywać o czarnych dziurach jako obiektach astrofizycznych pochodzą z promieniowania w ich pobliżu, zwłaszcza tego wysokoenergetycznego. Dlatego koncentrujemy się głównie na promieniowaniu rentgenowskim. Musimy rozszyfrować wszystkie procesy, które tworzą to promieniowanie bądź na nie oddziałują, aby lepiej zrozumieć, co tam się dzieje – konkretnie, z jakich komponentów składają się te układy (dysk akrecyjny, korona, wiatry itd.), jakie są ich właściwości i jak wzajemnie oddziałują na siebie. Na jakiego rodzaju czarnych dziurach skupiacie się i dlaczego? Koncentrujemy się na wielu jasnych aktywnych jądrach galaktycznych – każde z supermasywną czarną dziurą o masie milionów lub miliardów mas Słońca – oraz na kilku czarnych dziurach gwiezdnego pochodzenia w naszej galaktyce. Szczególnie interesująca jest Sgr A*, supermasywna, aczkolwiek spokojna czarna dziura w centrum naszej galaktyki. Skupiamy się na najbardziej aktywnych rodzajach czarnych dziur, ponieważ dostarczają nam one najwięcej informacji, które można dalej analizować. Jaki jest najważniejszy dorobek tego projektu? Opracowaliśmy nowe zaawansowane narzędzia i modele oraz ulepszyliśmy te istniejące. Te narzędzia i modele są teraz wykorzystywane przez astronomów do znaczenie lepszego interpretowania danych pochodzących z obserwacji naziemnych i satelitarnych. Za pomocą tych narzędzi odkryliśmy na przykład po raz pierwszy oznaki relatywistycznej precesji orbity jednej z gwiazd, która znajduje się najbliżej centralnej czarnej dziury Drogi Mlecznej. Jaki będzie wkład tych nowych narzędzi w przyszłe misje takie jak ATHENA? Wykorzystaliśmy je już do określenia celu naukowego misji ATHENA: „Środowiska w pobliżu supermasywnych czarnych dziur”. Przeprowadziliśmy symulację obserwacji z użyciem różnych instrumentów z tej misji, aby oszacować ich wydajność w rozmaitych możliwych konfiguracjach. Dwa główne cele w tym zakresie polegają na zmierzeniu rotacji czarnej dziury poprzez odbicie promieniowania rentgenowskiego z dysku akrecyjnego oraz geometrii korony dysku akrecyjnego na podstawie analizy rewerberacji promieniowania rentgenowskiego. W jaki sposób społeczność naukowa może uzyskać dostęp do opracowanych narzędzi i korzystać z nich? Narzędzia wraz z dokumentacją opisującą sposób ich użycia zostały udostępnione na jednej ze stron naszej witryny. Co jeszcze musicie osiągnąć przed zakończeniem prac nad projektem? Jest kilka podprojektów wymagających ukończenia i chcielibyśmy je zamknąć przed sfinalizowaniem projektu. Nadal pracujemy nad obliczeniami wpływu korony na emisje dysku akrecyjnego, doskonalimy kod na potrzeby badań rewerberacji promieniowania rentgenowskiego i chcielibyśmy dokończyć model odbicia dla układów binarnych galaktycznych czarnych dziur. STRONGGRAVITY witryna projektu
Kraje
Czechy
