Міжнародна група астрофізиків виявила великі відмінності у яскравості світла, що спостерігається біля однієї з найближчих чорних дірок у Галактиці.
Цей об’єкт, MAXI J1820 + 070, спалахнув як новий транзієнт рентгенівського випромінювання у березні 2018 року та був виявлений японським рентгенівським телескопом на борту МКС. Ці перехідні процеси, системи, які демонструють сильні спалахи, є подвійними зірками, що складаються з зірки з малою масою, схожою на наше Сонце, і набагато компактнішого об’єкта, який може бути білим карликом, нейтронною зорею або чорною діркою. У цьому випадку MAXI J1820 + 070 містить чорну дірку, яка щонайменше у 8 разів перевищує масу нашого Сонця.
Перші результати були опубліковані в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Провідним автором нового дослідження є доктор Джессімол Томас, науковий співробітник Південноафриканської астрономічної обсерваторії (SAAO).
Відкриття, представлене у статті, було зроблено на основі великої та докладної кривої блиску, отриманої протягом майже року відданими любителями з усього світу, які входять до AAVSO (Американська асоціація спостерігачів змінних зірок).
MAXI J1820 + 070 — один із трьох найяскравіших рентгенівських транзієнтів, що коли-небудь спостерігалися, що є наслідком його близькості до Землі та знаходження за межами затемнюючої площини нашої Галактики Чумацький Шлях. Бо він залишався яскравим протягом багатьох місяців, це уможливило стежити за багатьма аматорами.
Професор Філ Чарльз, дослідник із Саутгемптонського університету та член дослідницької групи, пояснив: «Матеріал нормальної зірки втягується компактним об’єктом в навколишній акреційний диск зі спіралеподібного газу. Масивні спалахи відбуваються, коли матеріал у диску стає гарячим та нестабільним, накопичується на чорній дірі та вивільняє велику кількість енергії, перш ніж перетнути обрій подій. Цей процес хаотичний і сильно варіюється, варіюється в часі від мілісекунд до місяців».
Група вчених створила візуалізацію системи, що показує, як величезне рентгенівське випромінювання виходить дуже близько від чорної дірки, а потім опромінює навколишню речовину, особливо акреційний диск, нагріваючи його до температури близько 10 000 К, який розглядається як візуальне світло. Ось чому зі зменшенням рентгенівського спалаху зменшується і оптичне світло. Але щось несподіване сталося майже через 3 місяці після початку спалаху, коли оптична крива блиску почала величезну модуляцію – щось на зразок повороту димера вгору і вниз і майже подвоєння яскравості на піку протягом приблизно 17 годин. Проте не було жодних змін у рентгенівському виході, який залишався стабільним. У той час, як невеликі квазіперіодичні видимі модуляції спостерігалися в минулому під час інших короткочасних рентгенівських спалахів, але нічого подібного раніше не спостерігалося.
Вчені не могли зрозуміти, що було причиною такої незвичайної поведінки?
“Ми могли досить швидко виключити звичайне пояснення того, що рентгенівські промені висвітлювали внутрішню поверхню зірки-донора, тому що просвітлення відбувалося в невідповідний час”, – сказав професор Чарльз і додав, що це також не може бути пов’язане зі зміною світла від того місця. де потік масопередачі потрапляє на диск, оскільки модуляція поступово переміщається щодо орбіти.
Це залишило лише одне можливе пояснення: величезний потік рентгенівського проміння опромінював диск і змушував його деформуватися. Деформація забезпечує величезне збільшення площі диска, яка може бути освітлена, тим самим значно збільшуючи візуальний світловий потік під час перегляду у потрібний час. Така поведінка спостерігалася в рентгенівських подвійних системах з масивнішими донорами, але ніколи не спостерігалося в транзієнті чорної діри з донором з низькою масою, подібним до цього. Це відкриває нові можливості для вивчення структури та властивостей викривлених акреційних дисків.
Професор Чарльз зазначив: «Цей об’єкт має чудові властивості серед вже цікавої групи об’єктів, які можуть багато розповісти нам про кінцеві точки зіркової еволюції та утворення компактних об’єктів. Ми вже знаємо про пару десятків подвійних систем чорних дірок у нашій Галактиці, кожна з яких має масу від 5 до 15 мас Сонця. Усі вони зростають шляхом нарощування матерії, яке ми так вражаюче спостерігаємо тут».
Приблизно 5 років тому в рамках великої наукової програми на Південноафриканському великому телескопі (SALT) з вивчення перехідних об’єктів було проведено низку важливих спостережень компактних подвійних систем, включаючи системи чорних дірок, такі як MAXI J1820+070.
Головний дослідник цієї програми професор Баклі заявив: «SALT — ідеальний інструмент для вивчення зміни поведінки цих рентгенівських подвійних систем під час їх спалахів, який він може регулярно контролювати протягом періодів від тижнів до місяців і може координуватися зі спостереження з інших телескопів, у тому числі космічних».
