Обнаружена черная дыра с искривленным аккреционным диском

Международная группа астрофизиков обнаружила большие отклонения в яркости света вокруг одной из ближайших черных дыр в нашей галактике, на расстоянии 9600 световых лет от Земли, которые, по мнению исследователей, вызваны огромным искривлением ее аккреционного диска.

Об этом говорится в пресс-релизе Саутгемптонского университета, Англия.

Объект MAXI J1820+070 вспыхнул в качестве нового рентгеновского транзиента в марте 2018 года и был обнаружен японским рентгеновским телескопом на борту Международной космической станции. Эти транзиенты, системы, демонстрирующие сильные вспышки, представляют собой бинарные звезды, состоящие из звезды малой массы, подобной нашему Солнцу, и гораздо более компактного объекта, которым может быть белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра. В этом случае MAXI J1820+070 содержит черную дыру, масса которой не менее чем в 8 раз превышает массу нашего Солнца.

Первые выводы приняты к публикации в международном высокорейтинговом журнале Ежемесячные сообщения Королевского астрономического общества. Ведущим автором работы является д-р Джессимол Томас, постдокторант Южноафриканской астрономической обсерватории.

Открытие, представленное в статье, было сделано на основе длинной и подробной световой кривой, полученной в течение почти года наблюдений преданными аматорами со всего мира, участниками AAVSO (Американская ассоциация наблюдателей за переменными звездами). MAXI J1820+070 является одним из трех самых ярких из когда-либо наблюдавшихся рентгеновских транзиентов, что является следствием как его близости к Земле, так и пребывания за пределами затемняющей плоскости нашей галактики Млечный Путь. Поскольку он оставался ярким в течение многих месяцев, это позволило следить за ним большому количеству любителей.

Профессор Фил Чарльз, научный сотрудник Саутгемптонского университета и член исследовательской группы, пояснил: «Материал из нормальной звезды затягивается компактным объектом к аккреционному диску вокруг него, состоящему из спирально движущегося газа. Массивные вспышки происходят, когда материал в диске становится горячим и нестабильным, аккрецирует на черную дыру и высвобождает большое количество энергии, прежде чем пересечь горизонт событий. Этот процесс хаотичен и очень изменчив, его временные масштабы варьируются от миллисекунд до месяцев».

Исследовательская группа создала визуализацию системы, показывающую, как огромный рентгеновский поток выходит из очень близкого расстояния до черной дыры, а затем облучает окружающую материю, особенно аккреционный диск, нагревая его до температуры около 10 000 К, что видится как излучаемый визуальный свет. Вот почему, когда рентгеновская вспышка уменьшается, уменьшается и оптический свет.

Новости по подобной теме:

		В ранней Вселенной найдена черная дыра, поглощающая материю гораздо быстрее, чем теоретически возможно
		Черная дыра уничтожает звезду и уже взялась за другую
		Колебания Марса может быть признаком темной материи, говорится в исследовании

Но что-то неожиданное произошло спустя почти 3 месяца после начала вспышки, когда кривая оптического света начала огромную модуляцию – примерно как при вращении переключателя яркости вверх и вниз с почти удвоением яркости на пике – с периодом около 17 часов. Однако не было изменений в рентгеновском потоке, который оставался стабильным. Хотя небольшие, квазипериодические видимые модуляции наблюдались в прошлом во время других вспышек рентгеновских транзиентов, в таком масштабе ничего подобного никогда не наблюдалось.

Что стало причиной такого поведения? «С таким углом зрения на систему, как показано на иллюстрации, мы могли достаточно быстро исключить обычное объяснение, что рентгеновские лучи освещали внутреннюю поверхность звезды-донора, поскольку освещение происходило не в нужное для этого время», - сказал профессор Чарльз. Это также не могло быть связано с вариацией света от места, где массообменный поток ударяется в диск, поскольку модуляция постепенно двигалась относительно орбиты.

Осталось только одно возможное объяснение: огромный рентгеновский поток облучал диск и вызвал его искривление, как показано на рисунке. Деформация дает огромное увеличение площади диска, которую можно осветить, тем самым резко увеличивая визуальный световой поток при наблюдении в нужное время. Такое поведение наблюдалось в рентгеновских бинарах с более массивными донорами, но никогда у транзиентов с черной дырой и таким маломассивным донором. Это открывает совершенно новый путь для изучения структуры и свойств искривленных аккреционных дисков.

Профессор Чарльз продолжил: «Этот объект обладает отличными свойствами среди уже интересной группы объектов, которые могут многому научить нас о конечных точках звездной эволюции и образовании компактных объектов. Мы уже знаем о парах десятков бинарных систем черных дыр в нашей галактике, все из которых имеют массы в диапазоне 5-15 солнечных. Все они растут благодаря аккреции материи, которую мы наблюдаем здесь таким удивительным образом».

Начавшись около 5 лет назад, обширная научная программа на Южноафриканском большом телескопе (SALT) по изучению транзиентных объектов позволила сделать ряд важных наблюдений за компактными бинарными системами, включая системы черных дыр, такие как MAXI J1820+070. Как утверждеют главный исследователь этой программы, профессор Бакли, «SALT является идеальным инструментом для изучения изменения поведения этих рентгеновских бинаров во время их вспышек, которые он может регулярно отслеживать в течение недель или месяцев и может координировать с наблюдениями других телескопов, в том числе космических».

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры