Crna rupa izbacuje materiju i posle vrhunca erupcije
Merenja Vrlo velikim teleskopom pokazuju da sistem Swift J1727.8-1613 odbacuje gas i kada mu aktivnost padne na oko jedan procenat vrhunske, saopštio je Univerzitet Vorik.
Astronomi Univerziteta Vorik saopštili su 30. jula da crna rupa u dvojnom sistemu Swift J1727.8-1613 nastavlja da izbacuje gas i onda kada joj aktivnost padne na oko jedan procenat vrhunske. Merenja su rađena Vrlo velikim teleskopom (VLT) Evropske južne opservatorije, a rad je objavljen u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sa oznakom DOI 10.1093/mnras/stag1175. Nalaz se kosi sa uobičajenom predstavom o crnoj rupi kao ponoru koji zadrži sve što jednom krene ka njemu.
Swift J1727.8-1613 je sistem u kome crna rupa vuče materiju sa obližnje zvezde saputnika. Gas koji stigne do nje ne pada pravo unutra nego se prvo namota u akrecioni disk, vreo prsten koji zrači u rendgenskom delu spektra. Deo tog gasa sistem izbaci nazad, i to na dva načina: kao mlaz, usku struju usmerenu duž ose rotacije, i kao vetar, širi i sporiji odliv sa samog diska.
Sistem je planuo 2023. godine i tada postao jedan od najsjajnijih izvora rendgenskog zračenja na nebu, pa su ga pratile brojne opservatorije. Erupcije te vrste posmatraju se najviše dok su na vrhuncu, jer kasna faza daje slab signal i traži veliki teleskop da bi se uopšte izmerila. Upravo je ta kasna faza ono što je tim iz Vorika hteo da vidi.
Kako je merenje izvedeno
Korišćen je instrument X-Shooter na VLT-u, spektrograf koji u jednom snimku pokriva ultraljubičasti, vidljivi i bliski infracrveni opseg. Prikupljeno je 13 optičkih spektara u 11 epoha tokom erupcije 2023. godine, što daje jedan od detaljnijih optičkih zapisa ikada napravljenih za ovakav sistem. U spektru se prepoznaju linije gasa koji se udaljava od diska, pa se iz njih procenjuje koliko materije odlazi iz sistema.
Očekivanje je bilo da odliv splasne zajedno sa sjajem. Nije splasnuo. Mlazevi i vetrovi nastavili su da izbacuju materiju i kada je aktivnost pala na oko jedan procenat vrhunske.
“Ljudi često zamišljaju da crne rupe jednostavno progutaju sve oko sebe. Ono što vidimo je mnogo složeniji proces. Materija pada unutra, sistem je obradi, i iznenađujuće velika količina bude ponovo izbačena”, rekao je dr Noel Kastro Segura, postdoktorand Univerziteta Vorik i vodeći autor rada, u saopštenju Univerziteta Vorik.
Koliko materije crna rupa zaista zadrži?
Procena tima je da vetar odnosi najmanje oko 10 na minus devetu Sunčevih masa godišnje. Modelovanje rendgenskog spektra daje brzinu akrecije istog reda veličine, dakle količina gasa koja napusti sistem uporediva je sa količinom koja stigne do crne rupe. Rezultat rada je taj odnos, ne apsolutna brojka, i obe vrednosti nose nesigurnost merenja.
“Ako crne rupe mogu da nastave da odbacuju materijal i posle svojih najvećih erupcija, to znači da su možda mnogo manje efikasni jedači nego što smo do sada pretpostavljali. Značajan deo obroka možda nikada i ne stigne do crne rupe, što menja naše razumevanje toga kako se dvojni zvezdani sistemi u galaksijama razvijaju”, naveo je Kastro Segura.
Rad ima 24 koautora, među njima i istraživače Univerziteta u Kejptaunu. Jedan od njih je doktorand Kajl Solomons, koji je radio na analizi kasne faze erupcije.
“Obično nas privlači dramatičan vatromet kada erupcija crne rupe počne, ali naša posmatranja pokazuju da finale može biti jednako intenzivno. I kada je rendgensko zračenje sistema palo na delić vrhunske vrednosti, on je i dalje imao dovoljno snage da proizvede masivno izbacivanje gasa”, rekao je Solomons u saopštenju Univerziteta Vorik.
Šta se menja u računu
Ako se isto ponašanje potvrdi i kod drugih sistema, menja se knjigovodstvo razvoja dvojnih zvezdanih sistema u galaksijama: koliko mase crna rupa stvarno dobije, koliko se vrati u okolni gas i koliko se orbita zbog toga promeni. O crnim rupama smo skoro pisali povodom lutajuće crne rupe koju je u podacima pronašao program, a ne astronom za teleskopom. Ta priča je bila o tome kako se crne rupe uopšte nalaze, ova je o tome šta rade kada ih već imamo na oku.
Šta ovaj rad ne dokazuje
Izmerena je jedna erupcija jednog sistema. Iz toga ne sledi da se sve crne rupe zvezdanih masa ponašaju isto, niti da tako rade supermasivne crne rupe u središtima galaksija, kod kojih su vremenske skale duže za više redova veličine. Procena brzine akrecije zavisi od modela rendgenskog spektra i pomera se sa pretpostavkama o geometriji diska, pa je poređenje sa odlivom povezanost dva broja, a ne izmereni bilans. Provera traži isto ovakvo praćenje kasne faze kod još nekoliko erupcija, a takvih prilika ima svega nekoliko godišnje.
