NASA:s IXPE löser ett gammalt mysterium om svarta håls jetstrålar

Perseusklustret är det ljusstarkaste galaxklustret som kan observeras i röntgenstrålning. IXPE:s uppdrag fokuserade på denna galaxhop för att upptäcka varifrån röntgenstrålarna i ett supermassivt svart håls jetstråle verkligen kom ifrån. Det här är första gången IXPE observerade en galaxhop. Det är också IXPE:s längsta observation av ett enskilt mål sedan starten.

I Perseusklustrets centrum finns en aktiv galax som heter 3C 84. Denna galax är ett vanligt mål för röntgenstudier på grund av dess närhet och ljusstyrka. Under uppdraget mättes polarisationen hos 3C 84. Polarisationsmätningarna ger information om de utsända röntgenstrålarnas orientering och inriktning.

Forskare tror redan att röntgenstrålning från aktiva galaxer som 3C 84 är resultatet av invers Compton-spridning. Invers Compton-spridning är en process där fotoner med låg energi förstärks till högre energiområden, t.ex. röntgenområdet. Denna process sker genom foton-elektron-spridning. De lågenergetiska fotonerna kallas i det här fallet för seed-fotoner. Från denna studie kom forskarna fram till två scenarier för ursprunget till dessa fröfotoner.

Det första scenariot är Synchrotron self-Compton, där fröfotonerna härstammar från samma jetstråle som producerar den mer högenergetiska strålningen. Det andra scenariot innebär att fröfotonerna härstammar från bakgrundsstrålning utanför jetstrålen. Detta kallas extern Compton. Astronomerna analyserade tillgängliga data och kom fram till att synkrotronens själv-Compton-scenario var det mest sannolika fallet för 3C 84.

För att få fram dessa resultat kombinerade astronomerna IXPE:s observation med data från Chandra X-ray Observatory, Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) och Neil Gehrels Swift Observatory. Resultaten från studien publicerades i Astrophysical Journal Letters.