Homer Simpson byłby smutny: ostatnie obserwacje układu podwójnego czarnej dziury i jej towarzyszącej gwiazdy pokazały wycofanie się dysku akrecyjnego w kształcie pączka wokół czarnej dziury. Ten kurczący się „pączek” zaobserwowano w obserwacjach układu podwójnego GX 339-4, układu złożonego z gwiazdy podobnej masą do Słońca i czarnej dziury o masie dziesięciu mas Słońca.
Gdy czarna dziura żeruje na gazie wypływającym z orbitującej gwiazdy, zmiana przepływu gazu wytwarza różną wielkość w dysku materii, który gromadzi się wokół czarnej dziury w kształcie torusa. Po raz pierwszy zmierzono zmiany wielkości tego dysku, pokazując, o ile mniejszy staje się pączek.
GX-339-4 znajduje się w odległości 26 000 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Ary. Co 1,7 dnia w systemie gwiazda okrąża masywniejszą czarną dziurę. System ten i inne podobne wykazują okresowe rozbłyski aktywności rentgenowskiej, gdy gaz skradziony z gwiazdy przez czarną dziurę nagrzewa się w dysku akrecyjnym, który gromadzi się wokół czarnej dziury. W ciągu ostatnich siedmiu lat system miał cztery wybuchy energetyczne w ciągu ostatnich siedmiu lat, co czyni go dość aktywnym systemem podwójnych czarnych dziur / gwiazd.
Materiał wpadający do dziury tworzy strumienie wysokoenergetycznych fotonów i gazu, z których jeden jest skierowany w kierunku Ziemi. Te odrzutowce obserwował zespół międzynarodowych astronomów za pomocą obserwatorium rentgenowskiego Suzaku, obsługiwanego wspólnie przez Japan Aerospace Exploration Agency i NASA, oraz satelitę NASA X-ray Timing Explorer. Wyniki ich obserwacji opublikowano w numerze z 10 grudnia The Astrophysical Journal Letters.
Chociaż system był słaby, gdy dokonywali pomiarów teleskopami, wytwarzał równomierne strumienie promieni rentgenowskich. Zespół szukał sygnatury rentgenowskich linii widmowych wytwarzanych przez fluorescencję atomów żelaza w dysku. Silna grawitacja czarnej dziury przesuwa energię promieni rentgenowskich wytwarzanych przez żelazo, pozostawiając charakterystyczną linię widmową. Mierząc te linie widmowe, byli w stanie z dość dużą pewnością określić rozmiar kurczącej się tarczy.
Oto jak następuje kurczenie: część dysku bliższa czarnej dziury jest gęstsza, gdy z gwiazdy, która jej towarzyszy, wypływa więcej gazu. Ale gdy przepływ ten zostanie zmniejszony, wewnętrzna część dysku nagrzewa się i odparowuje. W najjaśniejszych okresach wyjścia czarnej dziury dysk został obliczony na odległość około 30 km (20 mil) od horyzontu zdarzeń czarnej dziury, podczas gdy w niższych okresach jasności dysk cofa się do więcej niż 27 razy lub 1000 km (600 mil) od krawędzi czarnej dziury.
Ma to istotny wpływ na badanie sposobu, w jaki czarne dziury formują dżety; mimo że dysk akrecyjny wyparowuje blisko czarnej dziury, strumienie te pozostają na stałym poziomie.
John Tomsick z Space Sciences Laboratory na Uniwersytecie Kalifornijskim, Berkeley powiedział w komunikacie prasowym NASA: „To nie mówi nam, jak powstają dżety, ale mówi nam, że dżety mogą być uruchamiane, nawet gdy narasta gęstość przepływ jest daleki od czarnej dziury. Oznacza to, że przepływ akrecyjny o niskiej gęstości jest najbardziej istotnym składnikiem formowania stałego strumienia w systemie czarnych dziur. ”
Przeczytaj wcześniejszą wersję listu zespołów. Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat tego, w jaki sposób promieniowanie rentgenowskie z dysków wokół czarnych dziur może pomóc określić ich kształt i obrót, sprawdź artykuł z czasopisma Space Magazine z 2003 r., Iron może pomóc ustalić, czy czarna dziura się kręci.
Źródło: komunikat prasowy NASA / Suzaku
