Τεράστια δαχτυλίδια γύρω από μια μαύρη τρύπα

Πίστωση: ακτινογραφίες: NASA / CXC / U. Wisc-Madison / S. Heinz et αϊ. Οπτικό / IR: Pan-STARRS

Αυτή η εικόνα δείχνει ένα εντυπωσιακό σύνολο δαχτυλιδιών γύρω από μια μαύρη τρύπα, που έχουν ληφθεί χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ της Chandra της NASA και το Παρατηρητήριο Neil Gehrels Swift. Οι ακτινογραφίες των γιγάντιων δακτυλίων αποκαλύπτουν πληροφορίες σχετικά με τη σκόνη που βρίσκεται στον γαλαξία μας, χρησιμοποιώντας μια αρχή παρόμοια με τις ακτίνες Χ που γίνονται στα ιατρεία και τα αεροδρόμια.


Η μαύρη τρύπα είναι μέρος ενός δυαδικού συστήματος που ονομάζεται V404 Cygni, που βρίσκεται περίπου στα 7800 Ετη φωτός μακριά από τη Γη. Η μαύρη τρύπα τραβά ενεργά την ύλη από ένα αστέρι -με τη μισή μάζα του Sunλιου- σε έναν δίσκο γύρω από το αόρατο αντικείμενο. Αυτό το υλικό λάμπει στις ακτίνες Χ, έτσι οι αστρονόμοι ονομάζουν αυτά τα συστήματα “δυαδικά ακτίνων Χ”.

Στις 5 Ιουνίου 2015, ο Swift ανακάλυψε μια έκρηξη ακτίνων Χ από το V404 Cygni. Η έκρηξη δημιούργησε τους δακτυλίους υψηλής ενέργειας από ένα φαινόμενο γνωστό ως ηχώ από φως. Αντί ηχητικών κυμάτων να αναπηδούν από έναν τοίχο φαραγγιού, το φως αντηχεί γύρω από το V404 Cygni, όταν δημιουργήθηκε μια ακτινογραφία από το σύστημα της μαύρης τρύπας. σκόνη σύννεφα μεταξύ V404 Cygni και Earth. Η κοσμική σκόνη δεν είναι σαν τη σκόνη του σπιτιού, αλλά μάλλον σαν τον καπνό και αποτελείται από μικροσκοπικά στερεά σωματίδια.

Σε αυτή τη σύνθετη εικόνα, οι ακτίνες Χ του Chandra (γαλάζιο) συνδυάστηκαν με οπτικά δεδομένα από το τηλεσκόπιο Pan-STARRS στη Χαβάη που δείχνει τα αστέρια στο οπτικό πεδίο. Η εικόνα περιέχει οκτώ ξεχωριστούς ομόκεντρους δακτυλίους. Κάθε δακτύλιος δημιουργείται από τις ακτίνες Χ των εκρήξεων V404 Cygni που παρατηρήθηκαν το 2015 και αντανακλώνται σε διαφορετικά σύννεφα σκόνης. (Μια εικονογράφηση καλλιτέχνη εξηγεί πώς δημιουργήθηκαν τα δαχτυλίδια που είδαν οι Chandra και Swift. Για να απλοποιήσετε το γραφικό, η εικόνα δείχνει μόνο τέσσερα δαχτυλίδια αντί για οκτώ.)

Ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Σεμπάστιαν Χάιντς του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν στο Μάντισον ανέλυσε 50 παρατηρήσεις Swift του συστήματος που έγιναν το 2015 μεταξύ 30 Ιουνίου και 25 Αυγούστου και τις παρατηρήσεις του Τσάντρα στις 11 και 25 Ιουλίου 2015. Αυτό ήταν ένα τόσο φωτεινό γεγονός ότι οι χειριστές του Chandra τοποθέτησαν σκόπιμα το V404 Cygni μεταξύ των ανιχνευτών, έτσι ώστε μια άλλη έκρηξη φωτός να μην βλάψει το όργανο.

Οι δακτύλιοι ενημερώνουν τους αστρονόμους όχι μόνο για τη συμπεριφορά της μαύρης τρύπας, αλλά και για το τοπίο μεταξύ του V404 Cygni και της Γης. Για παράδειγμα, η διάμετρος των δακτυλίων στις ακτίνες Χ αποκαλύπτει αποστάσεις έως τα ενδιάμεσα σύννεφα σκόνης, πάνω στα οποία έχει φθάσει το φως. Εάν το σύννεφο είναι πιο κοντά στη Γη, ο δακτύλιος φαίνεται να είναι μεγαλύτερος και αντίστροφα. Οι φωτεινές απηχίες εμφανίζονται ως στενοί δακτύλιοι παρά ως μεγάλοι δακτύλιοι ή φωτοστέφανα επειδή η έκρηξη ακτίνων Χ διήρκεσε μόνο για σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης τους δακτυλίους για να διερευνήσουν τις ίδιες τις ιδιότητες των νεφών της σκόνης. Συγκρίνουν τα φάσματα των ακτίνων Χ, δηλαδή τη φωτεινότητα των ακτίνων Χ σε μια σειρά από μήκη κύματος, με μοντέλα υπολογιστών σκόνης με διαφορετικές συνθέσεις. Διαφορετικές συνθέσεις σκόνης θα προκαλέσουν διαφορετικές ποσότητες ακτίνων Χ χαμηλής ενέργειας να απορροφηθούν και να μην ανιχνευθούν με το Chandra. Αυτή είναι μια αρχή παρόμοια με το πώς διαφορετικά μέρη του σώματός μας ή οι αποσκευές μας απορροφούν διαφορετικές ποσότητες ακτίνων Χ, δίνοντας πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τη σύνθεσή τους.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι η σκόνη πιθανότατα περιέχει μείγματα γραφίτη και πυριτικών κόκκων. Επιπλέον, αναλύοντας τους εσωτερικούς δακτυλίους με τον Chandra, διαπίστωσαν ότι οι πυκνότητες των νεφών της σκόνης δεν ήταν ομοιόμορφες προς όλες τις κατευθύνσεις. Προηγούμενες μελέτες είχαν υποθέσει ότι όχι.

V404 Cygni: τεράστιοι δακτύλιοι γύρω από μια μαύρη τρύπα

Η εικονογράφηση αυτού του καλλιτέχνη δείχνει λεπτομερώς πώς παράγεται η δομή του δακτυλίου που βλέπουν οι Chandra και Swift. Κάθε δακτύλιος προκαλείται από ακτίνες Χ που αναπηδούν από διαφορετικά σύννεφα σκόνης. Εάν το σύννεφο είναι πιο κοντά μας, ο δακτύλιος φαίνεται να είναι μεγαλύτερος. Το αποτέλεσμα είναι ένα σύνολο ομόκεντρων δακτυλίων με διαφορετικά φαινόμενα μεγέθη ανάλογα με την απόσταση του ενδιάμεσου νέφους από εμάς. Πίστωση: Univ. από Wisconsin-Madison / S. Heinz

Ένα άρθρο που περιγράφει τα αποτελέσματα του V404 Cygni δημοσιεύτηκε στο τεύχος 1 Ιουλίου 2016 του The Astrophysical Journal (preprint). Οι συντάκτες της μελέτης είναι οι Sebastian Heinz, Lia Corrales (University of Michigan). Randall Smith (Κέντρο Αστροφυσικής | Harvard & Smithsonian); Niel Brandt (Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια). Peter Jonker (Ολλανδικό Ινστιτούτο Διαστημικής Έρευνας). Richard Plotkin (Πανεπιστήμιο της Νεβάδα, Ρίνο). και Joey Neilson (Πανεπιστήμιο Villanova).

Αυτό το εύρημα συνδέεται με μια παρόμοια ανακάλυψη της δυαδικής ακτίνας Χ του Circinus, η οποία περιέχει ένα αστέρι νετρονίων παρά μια μαύρη τρύπα, που δημοσιεύτηκε στο τεύχος 20 Ιουνίου 2015, The The Εφημερίδα Αστροφυσικής, με τίτλο “The Lord of the Rings: A Kinematic Distance to Circinus X-1 from a Giant X-ray Light Echo” (preprint). Η μελέτη αυτή καθοδηγήθηκε επίσης από τον Sebastian Heinz.

Πολυάριθμα άρθρα έχουν δημοσιευτεί κάθε χρόνο, αναφέροντας μελέτες για την έκρηξη Cygni V404 του 2015 που προκάλεσαν αυτούς τους δακτυλίους. Προηγούμενες εκρήξεις καταγράφηκαν το 1938, το 1956 και το 1989, οπότε οι αστρονόμοι μπορεί να έχουν ακόμη πολλά χρόνια για να συνεχίσουν την ανάλυση της έκρηξης του 2015.


Ο δορυφόρος Swift αποκαλύπτει μαύρη τρύπα ακριβώς στο στόχο


Περισσότερες πληροφορίες:
S. Heinz et al, A Joint Chandra and Swift View of the 2015 X-Ray Dust Scattering Echo of V404 Cygni, The Journal of Astrophysics (2016). DOI: 10.3847 / 004-637X / 825/1/15 , arxiv.org/abs/1605.01648

Παραθέτω, αναφορά: V404 Cygni: Huge Rings Around Black Hole (2021, 5 Αυγούστου) Ανακτήθηκε στις 5 Αυγούστου 2021 από https://phys.org/news/2021-08-v404-cygni-huge-black-hole.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από την εύλογη χρήση για ιδιωτικούς σκοπούς μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημέρωση.

READ  Τεράστια απολιθώματα δεινοσαύρων Ninjatitan που έζησαν πριν από 140 εκατομμύρια χρόνια βρέθηκαν στην Αργεντινή

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *