.NASA's IXPE reveals X-ray-generating particles in black hole jets
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Starship version space science
.NASA's IXPE reveals X-ray-generating particles in black hole jets
NASA의 IXPE가 블랙홀 제트에서 X선을 생성하는 입자를 발견했습니다
베스 리지웨이, NASA 이 예술가의 컨셉은 밝은 원반과 지구를 향해 뿜어져 나오는 제트로 둘러싸인 초대질량 블랙홀인 블레이자 BL 라세르테의 중심 영역을 묘사하고 있습니다. 사진 제공: NASA/파블로 가르시아
지구를 향해 밝은 원반과 제트기로 둘러싸인 초대질량 블랙홀인 블레이저 BL 라세르타에(BL Lacertae)는 과학자들에게 오랜 의문, 즉 극한 환경에서 엑스선이 어떻게 생성되는지에 대한 답을 찾을 수 있는 독특한 기회를 제공했습니다. NASA의 IXPE(Imaging X-ray Polarimetry Explorer)는 전파 및 광학 망원경 과 협력하여 답을 찾았습니다. arXiv 사전 인쇄 서버 에서 확인할 수 있고 Astrophysical Journal Letters 저널에 게재될 예정인 이 결과는 빠르게 움직이는 전자와 광자라고 불리는 빛 입자 사이의 상호작용이 이러한 X선 방출을 유발한다는 것을 보여줍니다. 과학자들은 엑스선에 대해 두 가지 상충되는 설명을 내놓았는데, 하나는 양성자와 전자와 관련된 설명입니다. 이 두 가지 메커니즘은 엑스선 빛의 편광에서 서로 다른 특징을 보입니다. 편광은 빛을 구성하는 전자기파의 평균적인 방향을 나타내는 빛의 특성입니다.
블랙홀 제트의 X선이 고도로 편광되어 있다면, 이는 제트의 자기장 내에서 회전하는 양성자 또는 제트의 광자와 상호작용하는 양성자에 의해 X선이 생성됨을 의미합니다. X선의 편광도가 낮다면, 전자-광자 상호작용이 X선 생성으로 이어짐을 시사합니다. 2021년 12월 9일에 발사된 IXPE는 현재 비행 중인 위성 중 이러한 편광 측정이 가능한 유일한 위성입니다. "이것은 초대질량 블랙홀 제트 에 관한 가장 큰 미스터리 중 하나였습니다 ."라고 이 연구의 주저자이자 스페인 안달루시아 천체물리학 연구소(CSIC)의 천문학자인 이반 아구도는 말했다. "그리고 IXPE는 여러 지상 망원경 의 지원을 받아 마침내 이 문제를 해결할 도구를 제공했습니다."
천문학자들은 콤프턴 산란이라는 현상을 통해 전자가 원인임을 발견했습니다. 콤프턴 산란(또는 콤프턴 효과)은 광자가 대전된 입자(대개 전자)와 상호작용한 후 에너지를 잃거나 얻을 때 발생합니다. 초거대 블랙홀에서 발생하는 제트 내에서 전자는 빛의 속도에 가깝게 움직입니다. IXPE는 과학자들이 블레이저 제트의 경우 전자가 최대 X선 파장까지의 적외선 광자를 산란시킬 만큼 충분한 에너지를 가지고 있다는 것을 알아내는 데 도움이 되었습니다.
BL 라세르타(BL Lacertae, 줄여서 BL Lac)는 최초로 발견된 블레이자 중 하나로, 원래는 도마뱀자리의 변광성으로 여겨졌습니다. IXPE는 2023년 11월 말부터 7일 동안 여러 지상 망원경과 함께 BL 라세르타를 관측하여 광학 및 전파 편광을 동시에 측정했습니다. IXPE는 이전에도 BL 라세르타를 관측했지만, 이번 관측은 특별했습니다. 공교롭게도 X선 편광 관측 중 BL 라세르타의 광학 편광도는 47.5%라는 높은 수치에 도달했습니다. "이것은 지난 30년 동안 BL 락이 겪은 가장 극성화된 사건일 뿐만 아니라, 지금까지 관찰된 블레이자 중에서도 가장 극성화된 사건입니다."라고 이 연구의 주요 저자 중 한 명이자 그리스의 천체물리학 연구소(FORTH)의 천체물리학자인 이오아니스 리오다키스가 말했습니다. IXPE는 X선이 광학 빛보다 훨씬 덜 편광되어 있음을 발견했습니다.
연구팀은 강한 편광 신호를 측정할 수 없었고, X선의 편광도는 7.6%를 넘을 수 없다는 것을 확인했습니다. 이는 콤프턴 효과를 통해 광자와 상호작용하는 전자가 X선을 설명할 수 있음을 증명했습니다.
"광학 편광이 X선보다 훨씬 높았던 것은 콤프턴 산란으로만 설명할 수 있습니다."라고 IXPE 프로젝트 과학자이자 마셜 우주 비행 센터의 천문학자인 스티븐 엘러트가 말했습니다. "IXPE가 또 다른 블랙홀 미스터리를 해결했습니다."라고 로마 국립 천체물리학 연구소(Istituto Nazionale di Astrofísica) 산하 천체물리학 및 행성학 연구소(Istituto di Astrofísica e Planetologia Spaziali)의 천체물리학자 엔리코 코스타는 말했습니다.
코스타는 10년 전 IXPE의 초대 수석 연구원인 마틴 바이스코프의 지휘 아래 이 실험을 구상하고 NASA에 제안한 과학자 중 한 명입니다. IXPE의 편광 X선 영상은 오랫동안 풀리지 않았던 여러 미스터리를 해결했으며, 이번 연구가 가장 중요한 연구 중 하나입니다. 다른 경우에는 IXPE 결과가 기존의 통념에 의문을 제기하고 새로운 수수께끼를 제기하기도 했지만, 이것이 바로 과학이 작동하는 방식이고, IXPE가 매우 훌륭한 연구를 수행하고 있다는 것은 분명합니다. 블레이저 연구의 다음 단계는 무엇일까? "우리가 하고 싶은 한 가지는 이런 것들을 최대한 많이 찾아내는 것입니다." 엘러트가 말했다. "블레이저는 시간이 지남에 따라 꽤 많이 바뀌고, 놀라움으로 가득 차 있습니다."
추가 정보: Ivan Agudo 외, 높은 광학 대 X선 편광비가 BL 도마뱀 제트의 콤프턴 산란을 보여줌, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2505.01832 저널 정보: Astrophysical Journal Letters , arXiv NASA 제공
https://phys.org/news/2025-05-nasa-ixpe-reveals-ray-generating.html
메모 2505080405_소스1.분석중【】
1.
NASA의 IXPE가 블랙홀 제트에서 X선을 생성하는 입자를 발견했다.
1-2.
블랙홀 제트의 X선이 고도로 편광(xy)되어 있다면, 이는 제트의 자기장 내에서 회전하는 양성자 또는 제트의 광자와 상호작용하는 양성자에 의해 zsp.n2.X선이 생성됨을 의미한다.
X선의 편광도가 낮다면, 전자-광자(zz') 상호작용이 zsp.n.X선 생성으로 이어짐을 시사한다.
_[2-1】qpeoms를 전자모드로 본다면 콤프턴 산란은 전자 개념의 vixer와 vixx의 상호작용 관계일 수 있다.
전자와 광자 상호작용하여 충분한 에너지를 가지면 vixer(3c).x편광내에 (zz').position.rivery를 가지게 되거나, 덜가지면 vixx(2c).susqer이 된다.
_[3】qpeoms의 xy.c는 편광조건이 90도 이고 zz'는 45도 이는 콤프턴 산란에서 vix조건이 vixx조건보다 2배이상 '덜 편광돼 있다'는 뜻으로 매우 빠른 고에너지 입자 qpeoms.zsp를 외부로 발사한다. 편광도 낮아야 빛을 수십억 광년 멀리 중력렌즈화가 된다. 어허.
참고로
*X선(X-ray)은 자외선보다 파장이 짧고 감마선보다 긴 고에너지 전자기파이다. 1895년 뢴트겐이 발견했으며, 현재는 의료, 산업, 보안 등 다양한 분야에서 활용된다.
X선은 어떻게 만들어지는가?
X선은 빠르게 움직이는 전자가 금속 원자에 충돌하여 급격히 감속될 때 발생한다. 이 과정에서 전자가 가지고 있던 운동 에너지가 전자기파인 X선 형태로 방출된다.
X선은 어떤 형태로 만들어지는가?
X선은 빛의 속도로 이동하는 전기장과 자기장의 결합된 파동으로 설명할 수 있습니다. X선의 파장은 10 ~ 0.01 나노미터 범위에 속하며, 주파수는 3 × 1016헤르츠에서 3 × 1019헤르츠 사이이다.
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