Після початку наукових операцій у лютому японський апарат XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) вивчив величезну чорну діру в центрі галактики NGC 4151.
«Прилад Resolve, встановлений на XRISM, зняв детальний спектр області навколо чорної діри», — каже Брайан Вільямс, науковий співробітник проєкту NASA в Центрі космічних польотів імені Годдарда. «Піки і провали схожі на хімічні відбитки пальців, за якими можна визначити, які елементи присутні в речовині, і отримати відомості про долю матерії, що наближається до чорної діри».
Проєкт XRISM, запуск якого відбувся 6 вересня 2023 року, очолює Японське агентство аерокосмічних досліджень (JAXA) у співпраці з NASA, а також за участю Європейського космічного агентства (ESA). Прилад Resolve, мікрокалориметричний спектрометр місії, був розроблений спільно NASA і JAXA.
NGC 4151 — спіральна галактика, розташована на відстані близько 43 мільйонів світлових років у північному сузір'ї Гончих Псів. В її центрі знаходиться надмасивна чорна діра, маса якої більш ніж у 20 мільйонів разів перевищує масу Сонця.
Галактика також активна, її центр надзвичайно яскравий і мінливий. Газ і пил, що рухаються до чорної діри, утворюють навколо неї аккреційний диск і нагріваються під дією гравітаційних сил і сил тертя, створюючи мінливість. Частина речовини на краю чорної діри утворює здвоєні струмені частинок, які вилітають з кожного боку диска майже зі швидкістю світла. Навколо аккреційного диска утворюється пухка хмара матеріалу у формі тора.
NGC 4151 — одна з найближчих відомих активних галактик. Інші апарати, включно з рентгенівською обсерваторією NASA Chandra і космічним телескопом Hubble, вивчали її, щоб дізнатися більше про взаємодію чорних дір із навколишнім середовищем, що може підказати вченим, як надмасивні чорні діри в галактичних центрах зростають із плином космічного часу.
Галактика надзвичайно яскрава в рентгенівських променях, що зробило її ідеальною ранньою метою для XRISM.
Спектр NGC 4151 у програмі Resolve показує різкий пік за енергії трохи менше ніж 6,5 кеВ (кілоелектронвольт) — емісійна лінія заліза. Астрономи вважають, що більша частина енергії активних галактик походить від рентгенівських променів, що виникають у гарячих, спалахуючих областях поблизу чорної діри. Рентгенівські промені, відбиваючись від більш холодного газу в диску, змушують залізо там флуоресціювати, створюючи специфічний рентгенівський пік. Це дає змогу астрономам скласти більш повне уявлення як про диск, так і про вивергаючі області, розташовані набагато ближче до чорної діри.
У спектрі також видно кілька провалів у районі 7 кеВ. Залізо, що знаходиться в торі, також викликало ці провали, але за рахунок поглинання рентгенівських променів, а не емісії, оскільки матеріал там набагато холодніший, ніж у диску. Усе це випромінювання приблизно у 2 500 разів енергійніше за світло, яке ми можемо бачити очима.
Залізо — лише один з елементів, які може виявити XRISM. Залежно від джерела телескоп також може виявити сірку, кальцій, аргон та інші елементи. Кожен із них розповідає астрофізикам щось своє про космічні явища, розсіяні рентгенівським небом.
