NASA's IXPE lost al lang bestaand mysterie van zwarte gatstralen op

De Perseus-cluster is de helderste cluster van sterrenstelsels die in röntgenstraling kan worden waargenomen. Deze IXPE-missie richtte zich op deze cluster om te ontdekken waar de röntgenstraling in de straal van een superzwaar zwart gat echt vandaan komt. Dit is de eerste keer dat IXPE een cluster van sterrenstelsels heeft geobserveerd. Het is ook IXPE's langste waarneming van een enkel doel sinds de lancering.

In het centrum van de Perseus-cluster bevindt zich een actief sterrenstelsel dat 3C 84 heet. Dit sterrenstelsel is een veelgebruikt doelwit voor röntgenonderzoek vanwege zijn nabijheid en helderheid. Deze missie heeft de polarisatie van 3C 84 gemeten. De polarisatiemetingen geven informatie over de oriëntatie en uitlijning van de uitgezonden röntgenstraling.

Wetenschappers geloven al dat röntgenstraling van actieve sterrenstelsels zoals 3C 84 afkomstig is van omgekeerde Comptonverstrooiing. Inverse Comptonverstrooiing is een proces waarbij fotonen met lage energie worden opgevoerd naar hogere energiebereiken, zoals het röntgenbereik. Dit proces vindt plaats door foton-elektron verstrooiing. De fotonen met lage energie worden in dit geval seedfotonen genoemd. Uit dit onderzoek kwamen wetenschappers tot twee scenario's voor de oorsprong van deze seed fotonen.

Het eerste scenario is dat van de Synchrotron zelf-Compton, waarbij de seedfotonen afkomstig zijn van dezelfde straal die de hoogenergetische straling produceert. Het andere scenario suggereert dat de zaadfotonen afkomstig zijn van achtergrondstraling buiten de straal. Dit wordt externe Compton genoemd. De astronomen analyseerden de beschikbare gegevens en kwamen tot de conclusie dat het Synchrotron zelf-Compton scenario het meest waarschijnlijke geval was voor 3C 84.

Om deze resultaten te krijgen, combineerden de astronomen de waarnemingen van IXPE met gegevens van het Chandra röntgenobservatorium, Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) en Neil Gehrels Swift Observatory. De bevindingen van het onderzoek zijn gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters.