Астрофизики, использующие инструмент NICER, обнаружили рентгеновское излучение от чёрной дыры звёздной массы, называемой MAXI J1820 + 070. По мере поглощения материала от звезды-компаньона, волны рентгеновского излучения сформировали “световое эхо”, которое отразилось от закрученного газа, вращающегося вокруг чёрной дыры, и позволило обнаружить изменения в размере и форме области, окружающей объект.
Чёрная дыра может перекачивать газ от соседней звезды-компаньона и формировать кольцо материала, называемое аккреционным диском.
Гравитационные и магнитные силы нагревают диск до миллионов градусов, делая его достаточно горячим, чтобы формировать рентгеновское излучение во внутренних частях диска, около чёрной дыры.
Вспышки происходят, когда нестабильность в диске приводит к движению потока газа внутрь, к чёрной дыре, подобно лавине. Причины нестабильности диска на сегодняшний день очень плохо изучены.
Над диском находится корона, область субатомных частиц температура которых может достигать 1 миллиарда градусов по Цельсию (1,8 миллиарда градусов по Фаренгейту). При этом данная область ярко светится в рентгеновском диапазоне.
О происхождении и эволюции короны мало что известно. Некоторые теории предполагают, что структура может представлять собой раннюю форму высокоскоростных струй частиц, которые такие типы систем часто испускают.
Астрофизики хотят лучше понять, как внутренний край аккреционного диска и корона над ним меняются по размеру и форме, когда чёрная дыра аккрецирует материал от звезды-компаньона. Если они смогут понять, как и почему эти изменения происходят в чёрных дырах звёздной массы, они также смогут пролить свет на то, как сверхмассивные чёрные дыры развиваются с течением времени и как они влияют на галактики, в которых они находятся.
В одном из методов, используемых для картирования этих изменений, рентгеновские волны используются почти так же, как используются звуковые волны сонаром для картирования подводного ландшафта.
Некоторые рентгеновские лучи от короны движутся прямо к нам, в то время как другие ударяются о диск и отражаются назад под разными углами и с различными энергиями.
Рентгеновское картирование сверхмассивных чёрных дыр показало, что внутренний край аккреционного диска находится очень близко к горизонту событий. Корона также очень компактна и расположена относительно близко к чёрной дыре.
“NICER разрабатывался с достаточной чувствительностью для того, чтобы изучать слабые, невероятно плотные объекты, называемые нейтронными звёздами”, – сказал доктор Завен Арзуманян (Zaven Arzoumanian), научный руководитель NICER в Центре космических полетов имени Годдарда, НАСА.
Однако инструмент оказался довольно полезным при изучении очень ярких в рентгеновском диапазоне чёрных дыр звёздной массы.
По оценкам исследователей, за 10 000 световых лет корона чёрной дыры уменьшилась со 161 километра (100 миль) до всего 16 километров (10 миль). Это первый случай, когда астрономы обнаружили доказательства того, что корона сокращается со временем.
Новое исследование было опубликовано в журнале Nature.
