Ett internationellt team lanserade XL-Calibur-teleskopet med ballong i juli 2024 för att observera Cygnus X-1, och levererade den mest exakta mätningen hittills av dess hårda röntgenpolarisation. Dessa fynd avslöjar detaljer om det överhettade materialet runt det svarta hålet. Uppdraget samlade också data från Krabbpulsen, vilket markerar tekniska genombrott inom röntgenastronomi.
Forskare från Washington University in St. Louis och internationella samarbetspartners flög XL-Calibur-ballongburna teleskopet över norra halvklotet i juli 2024, från Sverige till Kanada. Instrumentet riktades mot Cygnus X-1, ett svart hål cirka 7 000 ljusår bort, för att mäta polariseringen av dess hårda röntgenstrålar. Polarisering beskriver orienteringen av elektromagnetiska vibrationer och ger ledtrådar om formen och beteendet hos extremt varm gas och skräp som virvlar i hög hastighet runt det svarta hålet.
Observationerna, som beskrivs i en nyligen publicerad artikel i The Astrophysical Journal, representerar den mest precisa mätningen av Cygnus X-1:s hårda röntgenpolarisering hittills. Ephraim Gau, doktorand vid Washington University, förklarade värdet av denna metod: «Om vi försöker hitta Cyg X-1 på himlen letar vi efter en riktigt liten punkt av röntgenljus. Polarisering är därför användbart för att lära oss om allt som händer runt det svarta hålet när vi inte kan ta vanliga bilder från jorden.»
Under flygningen samlade XL-Calibur också data från Krabbpulsaren och dess omgivande vindnebulosa, en ljus och stabil röntgenkälla. Henric Krawczynski, projektets huvudutredare och professor vid Washington University, noterade: «De observationer vi gjorde kommer att användas av forskare för att testa alltmer realistiska och banbrytande datorsimuleringar av fysikaliska processer nära det svarta hålet.»
Uppdraget uppnådde flera tekniska milstolpar och validerade teleskopets design. Mark Pearce, samarbetspartner vid KTH Royal Institute of Technology i Sverige, sade: «Våra observationer av Krabb och Cyg X-1 visar tydligt att XL-Calibur-designen är sund. Jag hoppas innerligt att vi nu kan bygga vidare på dessa framgångar med nya ballongflygningar.»
Framåt planerar teamet en ny lansering från Antarktis 2027 för att studera fler svarta hål och neutronstjärnor. Krawczynski tillade: «I kombination med data från NASA-satelliter som IXPE kan vi snart ha tillräckligt med information för att lösa långvariga frågor om svart hål-fysik inom några år.»
Ansträngningen involverar institutioner inklusive Washington University, University of New Hampshire, Osaka University och NASA:s Goddard Space Flight Center, med stöd från olika NASA-bidrag.