Црна рупа која кружи поред ње – ‘потпуно неочекивано’

Истраживачи са Универзитета Турку у Финској открили су да оса ротације а[{“ attribute=““>black hole in a binary system is tilted more than 40 degrees relative to the axis of stellar orbit. The finding challenges current theoretical models of black hole formation.

The observation by the researchers from Tuorla Observatory in Finland is the first reliable measurement that shows a large difference between the axis of rotation of a black hole and the axis of a binary system orbit. The difference between the axes measured by the researchers in a binary star system called MAXI J1820+070 was more than 40 degrees.

Artist impression of the X-ray binary system MAXI J1820+070 containing a black hole (small black dot at the center of the gaseous disk) and a companion star. A narrow jet is directed along the black hole spin axis, which is strongly misaligned from the rotation axis of the orbit. Image produced with Binsim. Credit: R. Hynes

Often for the space systems with smaller objects orbiting around the central massive body, the own rotation axis of this body is to a high degree aligned with the rotation axis of its satellites. This is true also for our solar system: the planets orbit around the Sun in a plane, which roughly coincides with the equatorial plane of the Sun. The inclination of the Sun rotation axis with respect to orbital axis of the Earth is only seven degrees.

“The expectation of alignment, to a large degree, does not hold for the bizarre objects such as black hole X-ray binaries. The black holes in these systems were formed as a result of a cosmic cataclysm – the collapse of a massive star. Now we see the black hole dragging matter from the nearby, lighter companion star orbiting around it. We see bright optical and X-ray radiation as the last sigh of the infalling material, and also radio emission from the relativistic jets expelled from the system,” says Juri Poutanen, Professor of Astronomy at the University of Turku and the lead author of the publication. 

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=ВфапВдкВИИо
Уметнички утисак о рендгенском бинарном систему МАКСИ Ј1820 + 070 који садржи црну рупу (мала црна тачка у центру гасовитог диска) и пратећу звезду. Уски млаз је усмерен дуж осе ротације црне рупе, која је снажно нагнута од осе ротације орбите. Слика је настала уз повјетарац. Заслуге: Р. Хинес

Пратећи ове млазове, истраживачи су успели да одреде правац осе ротације црне рупе веома прецизно. Када је количина гаса који пада са звезде пратиоца у црну рупу касније почела да се смањује, температура система се охладила, а велики део светлости у систему долазио је од звезде пратиоца. На овај начин, истраживачи су могли да измере нагиб орбите помоћу спектроскопских техника, а то се отприлике поклопило са нагибом балистике.

„Да би се одредила 3Д оријентација орбите, потребно је знати и угао положаја система на небу, што значи како се систем ротира у односу на правац на северу на небу. Ово је мерено техникама полариметрије“, каже Јури Потанин.

Резултати објављени у часопису Сциенце отварају занимљиве изгледе за проучавање формирања црних рупа и еволуције таквих система, јер је тешко постићи тако екстремну неравнотежу у многим сценаријима формирања црних рупа и бинарне еволуције.

Разлика од више од 40 степени између орбиталне осе и ротације црне рупе била је потпуно неочекивана. Научници су често претпостављали да је ова разлика веома мала када су моделирали понашање материје у закривљеном временском простору око црне рупе. Постојећи модели су већ сложени, а сада нас нова открића приморавају да им додамо нову димензију“, каже Потанин.

Референца: „Неравнотежа ротације црне рупе у орбити у рендгенском бинарном МАКСИ Ј1820+070” од Гурија Потанина, Александра Веледина, Андреја В Бердјугине, Светлане В Бердјугине, Хелен Гермак, Петера Ј. Јунцкера, Гари ЈЕ Кагава, Иља Козенкова, Вадим Кравцов Филипо Перола, Маниша Шреста, Мануел А. Перез-Торес и Серж С. Циганков, 24. фебруар 2022. Доступно овде. знати.
ДОИ: 10.1126 / сциенце.абл4679

Главно откриће је направљено коришћењем ДИпол-УФ полариметра који је уграђен у фирму инсталиран на северном оптичком телескопу, у заједничком власништву Универзитета у Туркуу са Универзитет Архус у Данској.