Гомеру Симпсону было бы грустно: недавние наблюдения двойной системы черной дыры и ее звезды-компаньона показали отступление аккреционного диска в форме пончика вокруг черной дыры. Этот сокращающийся «пончик» был замечен в наблюдениях двойной системы GX 339-4, системы, состоящей из звезды, схожей по массе с Солнцем, и черной дыры из десяти масс Солнца.
Когда черная дыра питается газом, вытекающим из орбитальной звезды, изменение потока газа приводит к изменению размера диска вещества, который накапливается вокруг черной дыры в форме тора. Впервые были измерены изменения в размере этого диска, показывающие, насколько меньшим становится пончик.
GX-339-4 находится на расстоянии 26 000 световых лет в созвездии Ара. Каждые 1,7 дня в системе звезда вращается вокруг более массивной черной дыры. Эта система и другие подобные ей демонстрируют периодические вспышки рентгеновской активности, когда газ, который украл у звезды черная дыра, нагревается в аккреционном диске, который накапливается вокруг черной дыры. За последние семь лет в системе произошло четыре всплеска энергии за последние семь лет, что делает ее весьма активной черной дырой / звездной двойной системой.
Материал, попадающий в дыру, образует струи высокоэнергетических фотонов и газа, один из которых направлен в направлении Земли. Именно эти самолеты наблюдали за группой международных астрономов, используя рентгеновскую обсерваторию Suzaku, управляемую совместно Японским агентством по аэрокосмическим исследованиям и НАСА, и спутник НАСА Timing Explorer. Результаты их наблюдений были опубликованы в номере от 10 декабря Астрофизический Журнал Письма.
Хотя система была слабой, когда они проводили измерения с помощью телескопов, она производила устойчивые струи рентгеновских лучей. Команда искала сигнатуру рентгеновских спектральных линий, вызванных флуоресценцией атомов железа в диске. Сильная гравитация черной дыры сдвигает энергию рентгеновских лучей, производимых железом, оставляя характерную спектральную линию. Измеряя эти спектральные линии, они смогли с достаточно высокой достоверностью определить размер усадочного диска.
Вот как происходит сжатие: та часть диска, которая ближе к черной дыре, становится плотнее, когда из звезды, которая сопровождает ее, вытекает больше газа. Но когда этот поток уменьшается, внутренняя часть диска нагревается и испаряется. В течение самых ярких периодов выхода черной дыры диск рассчитывался как находящийся в пределах примерно 30 км (20 миль) от горизонта событий черной дыры, в то время как в течение более низких периодов светимости диск отступает более чем в 27 раз, или до 1000 км (600 миль) от края черной дыры.
Это имеет важное значение при изучении того, как черные дыры образуют свои струи; даже если аккреционный диск испаряется вблизи черной дыры, эти струи остаются стабильными.
Джон Томсик из Лаборатории космических наук в Университете Калифорнии, Беркли, сказал в пресс-релизе НАСА: «Это не говорит нам о том, как формируются джеты, но говорит о том, что джеты могут запускаться даже при высокой плотности аккреции поток далеко от черной дыры. Это означает, что аккреционный поток с низкой плотностью является наиболее важным компонентом для формирования устойчивой струи в системе черной дыры ».
Прочитайте пре-печатную версию письма команд. Если вам нужна дополнительная информация о том, как рентгеновские лучи от дисков вокруг черных дыр могут помочь определить их форму и вращение, ознакомьтесь со статьей из журнала Space Magazine за 2003 год «Железо может помочь определить, вращается ли черная дыра».
Источник: НАСА / пресс-релиз Suzaku
