В системе черной дыры обнаружены сильные вспышки
Черные дыры могут "питаться" ближайшей звездой и создавать обширные аккреционные диски из звездного материала
Международная команда астрономов, возглавляемая Университетом Саутгемптона, использовала современные камеры для создания фильма с высокой частотой смены кадров растущей системой черной дыры с таким уровнем детализации, которого никогда не было прежде. В процессе создания они обнаружили новые ключи к пониманию непосредственного окружения этих загадочных объектов.
Черные дыры могут «питаться» ближайшей звездой и создавать обширные аккреционные диски из звездного материала. Влияние сильной гравитации черной дыры и собственного магнитного поля материала может привести к быстрому изменению уровней излучения, излучаемого системой в целом.
Это излучение было обнаружено в видимом свете прибором HiPERCAM на Gran Telescopio Canarias (Лас-Пальмас, Канарские острова) и в рентгеновских лучах обсерваторией NICER на борту Международной космической станции.
Исследуемая система черных дыр называется MAXI J1820 + 070 и была впервые обнаружена в начале 2018 года. Она находится всего в 10 000 световых лет от нас, в нашем Млечном Пути. Ее масса около 7 солнечных масс, и она занимает очень небольшое пространство.
Исследовать такие системы обычно очень сложно, так как огромные расстояния делают их слишком слабыми и слишком маленькими, чтобы их можно было увидеть — даже используя телескоп Event Horizon, который недавно сделал снимок черной дыры в центре галактики M87. Однако приборы HiPERCAM и NICER позволяют исследователям записывать «фильмы» с изменяющимся светом системы со скоростью более трехсот кадров в секунду, фиксируя сильные «потрескивания» и «вспышки» видимого и рентгеновского света.
Джон Пейс, аспирант Университета Саутгемптона и Межуниверситетского центра астрономии и астрофизики в Индии, был ведущим автором исследования, представляющего эти результаты, а также художником, который создал фильм. Он объяснил работу следующим образом: «Фильм был сделан с использованием реальных данных, но замедлен до 1/10 фактической скорости, чтобы человеческий глаз мог различить самые быстрые вспышки. Мы можем видеть, что материал вокруг черной дыры настолько яркий, что затмевает звезду, которую она пожирает, а самые быстрые вспышки длятся всего несколько миллисекунд, но по яркости они в сотни раз превосходят Солнце».
Исследователи также обнаружили, что провалы в уровнях рентгеновского излучения сопровождаются увеличением видимого света (и наоборот). И было обнаружено, что самые быстрые вспышки в видимом свете появляются через доли секунды после рентгеновских лучей. Такие картины косвенно показывают наличие плазмы, чрезвычайно горячего материала, в котором электроны оторваны от атомов, в структурах, находящихся глубоко в объятиях гравитации черной дыры.
Такое явление было замечено не впервые; разница в доли секунды между рентгеновским и визуальным светом наблюдалась в двух других системах, содержащих черные дыры, но никогда не наблюдалась на таком уровне детализации.
«Тот факт, что мы теперь видим это в трех системах, усиливает идею о том, что это объединяющая характеристика таких растущих черных дыр. Если это правда, это должно говорить нам нечто фундаментальное о том, как работают потоки плазмы вокруг черных дыр». — говорят исследователи.
J A Paice et al. A Black Hole X-ray Binary at ∼100 Hz: Multiwavelength Timing of MAXI J1820+070 with HiPERCAM and NICER, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters (2019). DOI: 10.1093/mnrasl/slz148