Виявлено чорну діру з викривленим акреційним диском

Міжнародна група астрофізиків виявила великі відхилення в яскравості світла навколо однієї з найближчих чорних дір у нашій галактиці, на відстані 9600 світлових років від Землі, які, на думку дослідників, спричинені величезним викривленням її акреційного диска.

Про це розповідається у пресрелізі Саутгемптонського університету, Англія.

Об’єкт MAXI J1820+070 спалахнув як новий рентгенівський транзієнт у березні 2018 року та був виявлений японським рентгенівським телескопом на борту Міжнародної космічної станції. Ці транзієнти, системи, які демонструють сильні спалахи, являють собою бінарні зорі, що складаються із зорі малої маси, подібної до нашого Сонця, та набагато більш компактного об’єкта, яким може бути білий карлик, нейтронна зоря або чорна діра. У цьому випадку MAXI J1820+070 містить чорну діру, маса якої щонайменше у 8 разів перевищує масу нашого Сонця.

Перші висновки прийняті до публікації у міжнародному високорейтинговому журналі "Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства". Провідним автором роботи є д-р Джесімол Томас, постдокторант Південноафриканської астрономічної обсерваторії.

Відкриття, представлене в статті, було зроблено на основі довгої та детальної світлової кривої, отриманої протягом майже року спостережень відданими аматорами з усього світу, учасниками AAVSO (Американська асоціація спостерігачів за змінними зорями). MAXI J1820+070 є одним із трьох найяскравіших рентгенівських транзієнтів, які коли-небудь спостерігалися, що є наслідком як його близькості до Землі, так і перебування за межами затемнювальної площини нашої галактики Чумацький Шлях. Оскільки він залишався яскравим протягом багатьох місяців, це дало змогу слідкувати за ним великій кількості аматорів.

Професор Філ Чарльз, науковий співробітник Саутгемптонського університету та член дослідницької групи, пояснив: «Матеріал з нормальної зорі затягується компактним об’єктом до акреційного диска навколо нього, який складається з газу, що рухається спірально. Масивні спалахи відбуваються, коли матеріал в диску стає гарячим і нестабільним, акреціює на чорну діру і вивільняє велику кількість енергії, перш ніж перетнути горизонт подій. Цей процес хаотичний та дуже мінливий, його часові масштаби варіюються від мілісекунд до місяців».

Дослідницька група створила візуалізацію системи, що показує, як величезний рентгенівський потік виходить з дуже близької відстані до чорної діри, а потім опромінює навколишню матерію, особливо акреційний диск, нагріваючи його до температури близько 10 000 К, що бачиться як випромінюване візуальне світло. Ось чому, коли рентгенівський спалах зменшується, зменшується й оптичне світло.

Новини за подібною темою:

		У ранньому Всесвіті знайдено чорну діру, що поглинає матерію набагато швидше, ніж теоретично можливо
		Чорна діра знищує зорю та вже взялася за іншу
		Коливання Марса може бути ознакою темної матерії, говориться в дослідженні

Але щось несподіване сталося майже через 3 місяці після початку спалаху, коли крива оптичного світла почала величезну модуляцію – приблизно як при обертанні перемикача яскравості вгору та вниз із майже подвоєнням яскравості на піку – з періодом близько 17 годин. Проте не відбулося жодних змін у рентгенівському потоці, який залишався стабільним. Хоча невеликі, квазіперіодичні видимі модуляції спостерігалися в минулому під час інших спалахів рентгенівських транзієнтів, у такому масштабі нічого подібного ніколи не спостерігалося.

Що стало причиною такої надзвичайної поведінки? «З таким кутом зору на систему, як показано на ілюстрації, ми могли досить швидко виключити звичайне пояснення, що рентгенівські промені освітлювали внутрішню поверхню зорі-донора, оскільки освітлення відбувалося не у потрібний для цього час», – сказав професор Чарльз. Це також не могло бути пов’язано з варіацією світла від місця, де масообмінний потік вдаряється у диск, оскільки модуляція рухалася поступово відносно орбіти.

Залишилося лише одне можливе пояснення: величезний рентгенівський потік опромінював диск і спричинив його викривлення, як показано на малюнку. Деформація надає величезне збільшення площі диска, яку можна освітлити, тим самим різко збільшуючи візуальний світловий потік при спостереженні у потрібний час. Така поведінка спостерігалася в рентгенівських бінарах з більш масивними донорами, але ніколи у транзієнтів з чорною дірою та таким мало масивним донором. Це відкриває абсолютно новий шлях для вивчення структури та властивостей викривлених акреційних дисків.

Професор Чарльз продовжив: «Цей об’єкт володіє чудовими властивостями серед уже цікавої групи об’єктів, які можуть багато чому навчити нас про кінцеві точки зоряної еволюції та утворення компактних об’єктів. Ми вже знаємо про пару десятків бінарних систем чорних дір у нашій галактиці, всі з яких мають маси в діапазоні 5-15 сонячних. Усі вони ростуть завдяки акреції матерії, яку ми спостерігаємо тут таким дивовижним чином».

Розпочавшись близько 5 років тому, велика наукова програма на Південноафриканському великому телескопі (SALT) з вивчення транзієнтних об’єктів дозволила зробити ряд важливих спостережень за компактними бінарними системами, включаючи системи чорних дір, такі як MAXI J1820+070. Як стверджує головний дослідник цієї програми, професор Баклі, «SALT є ідеальним інструментом для вивчення зміни поведінки цих рентгенівських бінарів під час їх спалахів, які він може регулярно відстежувати протягом тижнів або місяців і може координувати зі спостереженнями інших телескопів, у тому числі космічних».

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Чорні діри