kozmos.hr
Svemir

Otkrivena crna rupa s iskrivljenim akrecijskim diskom

Izvor: Esa.int.
objavljeno

Međunarodni tim astrofizičara iz Južne Afrike, Velike Britanije, Francuske i SAD-a otkrio je velike varijacije u svjetlini jedne od najbližih crnih rupa u našoj galaksiji, udaljenoj tek 9 600 svjetlosnih godina od Zemlje. Znanstvenici smatraju da su varijacije uzrokovane značajnim iskrivljenjem u njenom akrecijskom disku.

Binarni sustav MAXI J1820+070

Objekt, po imenu MAXI J1820+070, imao je rendgenski prijelaz u ožujku 2018. kada ga je otkrio japanski rendgenski teleskop na Međunarodnoj svemirskoj postaji. Ovakvi binarni sustavi sastoje se od zvijezde male mase, slične našem Suncu te mnogo kompaktnijeg objekta, koji može biti bijeli patuljak, neutronska zvijezda ili crna rupa. U ovom slučaju, MAXI J1820+070 sadrži crnu rupu koja je najmanje 8 puta veće mase od našeg Sunca.

Glavni autor novog rada, objavljenog u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, je dr. Jessymol Thomas, postdoktorski istraživač na Južnoafričkom astronomskom opservatoriju (SAAO). Otkriće, predstavljeno u radu, temelji se na opsežnim i detaljnim snimkama krivulje svjetlosti koju su gotovo godinu dana prikupljali predani amateri diljem svijeta, u sklopu projekta AAVSO (American Association of Variable Star Observers).

MAXI J1820+070 jedan je od tri najsjajnija rendgenska prijelaza ikad opažena, što je posljedica njegove blizine Zemlji i toga što nije u galaktičkoj ravnini Mliječne staze. S obzirom da je svjetlost trajala nekoliko mjeseci, to je omogućilo njeno praćenje od strane velikog broja amatera.

Rendgenski proboji

Profesor Phil Charles, istraživač na Sveučilištu Southampton i član istraživačkog tima, objašnjava “Kompaktni objekt povlači materijal iz normalne zvijezde u okolni akrecijski disk spiralno uvijenog plina. Veliki proboji javljaju se prilikom zagrijavanja materijala u disku i njegovog nakupljanja uz crnu rupu. Ovo rezultira oslobađanjem obilne količine energije prije nego što nestabilni materijal prijeđe horizont događaja. Ovaj je proces kaotičan i vrlo varijabilan, mijenjajući se u vremenskim razmacima od nekoliko milisekundi do nekoliko mjeseci.”

Istraživački tim napravio je vizualizaciju sustava, pokazujući kako je ishodište ogromnog rendgenskog proboja smješteno vrlo blizu crne rupe. Rendgenske zrake zatim ozrače okolnu tvar, posebno akrecijski disk, zagrijavajući ga do temperature preko 9 726 °C , što rezultira emisijom vidljivog svjetla. Kako izbijanje rendgenskih zraka slabi, smanjuje se i optičko svjetlo.

Međutim, nešto neočekivano dogodilo se tri mjeseca nakon što je izbijanje krenulo. Došlo je do velike promjene u optičkoj krivulji svjetla – kao da netko pali-gasi prekidač. Svjetlost se gotovo udvostručila unutar jednog razdoblja koje je trajalo približno 17 sati. Ipak, nije bilo nikakve promjene u rendgenskom proboju, koji je za to vrijeme ostao stabilan.

 

Male, periodične promjene bile su opažene i tijekom drugih proboja X-zraka, no ništa na ovoj razini dosad nije viđeno. “S kutom gledanja sustava koji je prikazan na slici, mogli bismo odmah isključiti uobičajeno objašnjenje da su X-zrake osvjetljavale unutarnje lice zvijezde donora jer se osvjetljenje odvijalo u krivo vrijeme”, rekao je Prof. Charles. Promatranje ne može objasniti ni varijacija svjetlosti na mjestu gdje prijenos mase udara u disk dok se modulacija postupno pomiče u odnosu na orbitu.

Crne rupe: budući izvori energije?

Iskrivljenje akrecijskog diska

Ovo ostavlja samo jedno moguće objašnjenje – ogroman tok rendgenskih zraka ozračio je disk i uzrokovao njegovo iskrivljenje. Iskrivljenje pak omogućava da se velika površina diska osvijetli, čime se vidljiva svjetlost dramatično povećava ako se objekt gleda u pravo vrijeme. Takvo ponašanje viđeno je u rendgenskim binarnim sustavima s većim donorima, ali nikada u prijelazu crne rupe s donorom male mase poput ovog. Time se otvara put potpuno novom pristupu proučavanju strukture i značajki iskrivljenih akrecijskih diskova.

Profesor Charles dodaje: “Ovaj objekt ima izvanredna svojstva, a pripada ionako zanimljivoj skupini objekata pomoću kojih možemo naučiti mnogo o formiranju zvijezda i kompaktnih objekata. Već znamo za nekoliko desetaka binarnih sustava crnih rupa u našoj galaksiji, u rasponima od 5 do 15 Sunčevih masa. Sve one rastu akrecijom materije kao i ovom slučaju.”

Veliki znanstveni program za proučavanje prolaznih objekata na Južnoafričkom velikom teleskopu (SALT),  napravio je niz važnih opažanja kompaktnih binarnih sustava, uključujući sustave crnih rupa poput MAXI J1820+070. Glavni istraživač, prof. Buckley, navodi sljedeće “SALT je savršen alat za proučavanje promjenjivog ponašanja ovih binarnih rendgenskih zraka tijekom njihovih proboja. On ih može redovito pratiti tijekom perioda u rasponu od par tjedana do nekoliko mjeseci, a također može raditi i u koordinaciji s drugim teleskopima, uključujući one svemirske.”

Tim astronoma istražuje ono što bi mogli biti prvi trenuci nastanka crnih rupa i neutronskih zvijezda

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Jessymol K Thomas et al, Large optical modulations during 2018 outburst of MAXI J1820+070 reveal evolution of warped accretion disc through X-ray state change, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093/mnras/stab3033

Anonymus (27. listopada 2021.), Blackhole with warped accretion disc discovered, University of Southampton, Phys.org (pristupljeno 2. studenog 2021.)

Ja sam Matija Klarić.
Student sam Ekonomskog fakulteta, a u slobodno se vrijeme bavim volonterstvom te istraživanjem, čitanjem i pisanjem o mojim omiljenim temama; svemiru, astronomiji, astrofizici i tehnologiji.