NICER спостерігає «рентгенівське відлуння» чорної діри

NICER спостерігає «рентгенівське відлуння» чорної діри

Астрофізики, що використовують Дослідник Внутрішнього Складу Нейтронних Зірок на МКС (NICER, Neutron Star Interior Composition Explorer), виявили рентгенівські промені від чорної діри MAXI J1820 + 070, оскільки вона споживала матеріал від зірки-компаньйона; хвилі рентгенівського випромінювання сформували «світлове відлуння», яке відбивалося від закрученого газу біля чорної діри і показувало зміни в розмірах і формі середовища чорної діри.


Чорна діра може перекачувати газ із сусідньої зірки-компаньйона в кільце матеріалу, зване акреційним диском.

Гравітаційні та магнітні сили нагрівають диск до мільйонів градусів, роблячи його досить гарячим, щоб виробляти рентгенівське випромінювання у внутрішніх частинах диска, біля чорної діри.

Спалахи відбуваються, коли нестабільність у диску призводить до руху потоку газу всередину, до чорної діри, подібно до лавини. Причини нестабільності диска досі погано вивчені.

Над диском знаходиться корона, область субатомних частинок з температурою близько 1 мільярда градусів за Цельсієм, яка світиться в рентгенівських променях з більш високою енергією.

Про походження та еволюцію корони можна тільки здогадуватися. Деякі теорії припускають, що структура може представляти собою ранню форму високошвидкісних струменів частинок, які ці типи систем часто випускають.

Астрофізики хочуть краще зрозуміти, як внутрішній край акреційного диска і корона над ним змінюються за розміром і формою, коли чорна діра акрекує матеріал від зірки-компаньйона. Якщо вони зможуть зрозуміти, як і чому ці зміни відбуваються в чорних дірках зоряної маси протягом декількох тижнів, вчені могли б пролити світло на те, як надмасивні чорні діри розвиваються протягом мільйонів років і як вони впливають на галактики, в яких вони знаходяться.

Один метод, який використовується для картування цих змін, називається картуванням реверберації рентгенівських променів, в якому рентгенівські відображення використовуються майже так само, як сонар використовує звукові хвилі для картування підводного ландшафту.

Деякі рентгенівські промені від корони рухаються прямо до нас, в той час як інші висвітлюють диск і відбиваються назад з різними енергіями і під різними кутами.

Рентгенівське ревербераційне картування надмасивних чорних дір показало, що внутрішній край акреційного диска знаходиться дуже близько до горизонту подій, точки неповернення. Корона також компактна, розташована ближче до чорної діри, а не над більшою частиною аккреційного диска.

Попередні спостереження рентгенівського еха від чорних дір, однак, припускали, що внутрішній край акреційного диска може бути досить далеко, аж до сотень розмірів горизонту подій.

Але чорна діра зоряної маси MAXI J1820 + 070, розташована на відстані близько 10 000 світлових років від сузір'я Лева, вела себе як її надмасивні побратими.

«NICER був спроектований так, щоб бути досить чутливим для вивчення слабких, неймовірно щільних об'єктів, званих нейтронними зірками», - сказав доктор Завен Арзуманян, провідний науковий співробітник NICER в Центрі космічних польотів імені Годдарда, НАСА. «Ми задоволені тим, наскільки корисно він опинився при вивченні цих дуже яскравих рентгенівських променів чорних дір зоряної маси».

Коли вчені вивчали спостереження NICER над цією чорною дірою, вони побачили зменшення затримки або часу затримки між початковим спалахом рентгенівських променів, що виходять безпосередньо від корони, і відображенням спалаху від диска, що вказує на те, що рентгенівські промені проходили все меншу і меншу відстань, перш ніж відбивалися.

За оцінками вчених, на відстані 10 000 світлових років корона скоротилася по вертикалі приблизно від 150 км до 15 км.

«Це вперше, коли ми бачимо свідчення того, що корона скорочується під час конкретної фази еволюції спалаху», - сказав Джек Штейнер, астрофізик з Інституту астрофізики і космічних досліджень ім. М.В. Кавлі при Массачусетському технологічному інституті. "Корона все ще досить таємнича, і ми досі погано розуміємо, що це таке. Але тепер у нас є докази того, що в системі розвивається сама структура корони ".

«Спостереження NICER про MAXI J1820 + 070 навчили нас чогось нового щодо чорних дір зоряної маси і про те, як ми можемо використовувати їх в якості аналогів для вивчення надмасивних чорних дір і їх впливу на формування галактики», - сказав доктор Філіп Аттлі, астрофізик з Університет Амстердама.

"Ми бачили чотири подібні події в перший рік роботи NICER, і це чудово. Таке відчуття, що ми стоїмо на порозі величезного прориву в рентгенівській астрономії ".

Дослідження опубліковано в журналі Nature.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND