Yanında dönen bir kara delik – ‘tamamen beklenmedik’

Finlandiya’daki Turku Üniversitesi’nden araştırmacılar, bir dönme ekseninin[{” 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. 

Bir kara delik (gazlı diskin merkezinde küçük bir kara nokta) ve eşlik eden bir yıldız içeren X-ışını ikili sistemi MAXI J1820 + 070’e ilişkin bir sanatçının izlenimi. Yörüngenin dönme ekseninden kuvvetli bir şekilde çarpık olan kara deliğin dönme ekseni boyunca dar bir jet yönlendirilir. Resim bir esinti ile üretildi. Kredi bilgileri: R. Hynes

Bu jetleri takip eden araştırmacılar, kara deliğin dönme ekseninin yönünü çok hassas bir şekilde belirleyebildiler. Daha sonra yoldaş yıldızdan kara deliğe düşen gaz miktarı azalmaya başlayınca sistemin sıcaklığı soğudu ve sistemdeki ışığın büyük bir kısmı yoldaş yıldızdan geldi. Bu şekilde, araştırmacılar yörüngenin eğimini spektroskopik teknikler kullanarak ölçebildiler ve bu, balistiklerin eğimi ile kabaca çakıştı.

“Yörüngenin 3 boyutlu yönünü belirlemek için, sistemin gökyüzündeki konum açısını da bilmek gerekiyor, bu da sistemin gökyüzünde kuzey yönüne göre nasıl döndüğü anlamına geliyor. Bu, polarimetri teknikleri kullanılarak ölçüldü” diyor. Juri Potanin.

Science’da yayınlanan sonuçlar, karadelik oluşumu ve ikili evrimin birçok senaryosunda bu tür aşırı dengesizliği elde etmek zor olduğundan, kara deliklerin oluşumu ve bu tür sistemlerin evrimi çalışmalarına yönelik ilginç umutlar ortaya koyuyor.

Yörünge ekseni ile kara deliğin dönüşü arasındaki 40 dereceden fazla fark tamamen beklenmedikti. Bilim adamları, maddenin davranışını bir kara deliğin etrafındaki eğri bir zaman uzayında modellediklerinde, genellikle bu farkın çok küçük olduğunu varsaydılar. Mevcut modeller zaten karmaşık ve şimdi yeni bulgular bizi onlara yeni bir boyut eklemeye zorluyor” diyor Potanin.

Referans: Guri Potanin, Alexandra Veledina, Andrei V Berdyugina, Svetlana V Berdyugina, Helen Germak, Peter J. Juncker, Gary JE Kagava, Ilya Kozenkov, “Yörünge-yörünge kara delik rotasyon dengesizliği X-ray ikili MAXI J1820+070”, Vadim Kravtsov Filippo Perola, Manisha Shrestha, Manuel A. Perez-Torres ve Serge S. Tsygankov, 24 Şubat 2022 Buradan ulaşabilirsiniz. bilmek.
DOI: 10.1126 / bilim.abl4679

Ana keşif, Turku Üniversitesi ile ortaklaşa sahip olunan Kuzey Optik Teleskopu’na kurulan, kurum içi yerleşik DIPol-UF polarimetresi kullanılarak yapıldı. Aarhus Üniversitesi Danimarka’da.