Vliv silné gravitace na polarizaci rentgenového záření z akrečních disků

Abstract

Accreting black holes (BH) are laboratories for strong-gravity and high-energy physics. Recently revealed discrepancies between X-ray polarization predictions and observations of BH accretion discs have sparked a need for the addition of the previously neglected returning radiation (RR) to a relativistic model KYNSTOKES, which simulates polarized X-rays originating non-thermally and close to a BH inside a hot corona above its accre- tion disc. Although it already includes coronal photons locally reflected from the disc corotating with the corona, some coronal photons, the RR, emitted originally in the op- posite direction, return to the disc plane due to strong gravity and reflect non-locally. In this thesis, we take the implementation of RR used in an existing model of thermal radiation and adjust it for use inside KYNSTOKES. The new version of KYNSTOKES is then used to study the influence of the RR component on the total emission observed from distance. We show that under certain circumstances (high BH spin and a highly inclined observer), the RR non-neligibly contributes to X-ray flux and dominates the total ob- served polarization, resulting in a ∼ 4% polarization oriented along the projected system axis. This qualitatively agrees with similar computations in literature and supports the arising...

Akreující černé díry (ČD) jsou laboratoře na silnou gravitaci a fyziku vysokých energií. V poslední době se objevily neshody mezi predikcemi z oboru rentgenové polarizace a po- zorováními akrečních disků ČD. To vyvolalo nutnost dodat dříve nezohledněné návratné záření (NZ) do relativistického modelu KYNSTOKES, který simuluje polarizované rentgen- ové záření původem netermální, z oblasti blízko ČD v horké koroně nad akrečním diskem. Model aktuálně zohledňuje koronální fotony odražené lokálně od disku korotujícího s ko- ronou. Některé koronální fotony ovšem vyjdou z korony ve směru od disku a poté se vrátí do plochy disku kvůli silné gravitaci a odrazí se nelokálně; to je pak NZ. V této práci bereme dosavadní implementaci NZ použitou v modelu termálního záření KYNBBRR a upravujeme ji k použití v KYNSTOKES. Nová verze KYNSTOKES je pak použita ke studiu vlivu NZ na celkové záření pozorované vzdáleným pozorovatelem. Ukážeme, že za daných podmínek (vysoký spin ČD a velký sklon pozorování) přispívá NZ nezanedbatelně k toku rentgenového záření, dominuje celkovou pozorovanou polarizaci a ve výsledku způsobuje až ∼ 4% polarizaci podél promítnuté osy systému. To je ve shodě s podobnými výpočty v literatuře, podporujícími aktuální interpretace nedávných pozorování.