Homer Simpson zou bedroefd zijn: recente waarnemingen van het binaire systeem van een zwart gat en de bijbehorende ster hebben het terugtrekken van de donutvormige accretieschijf rond het zwarte gat aangetoond. Deze krimpende 'donut' werd gezien in waarnemingen van het binaire systeem GX 339-4, een systeem dat bestaat uit een ster die qua massa vergelijkbaar is met de zon, en een zwart gat van tien zonsmassa's.
Terwijl het zwarte gat zich voedt met gas dat uit de baanster stroomt, produceert de verandering in de stroom van het gas een variërende grootte in de materieschijf die zich rond het zwarte gat ophoopt in een torusvorm. Voor het eerst zijn de veranderingen in de grootte van deze schijf gemeten, wat aangeeft hoeveel kleiner de donut wordt.
GX-339-4 ligt 26.000 lichtjaar van ons verwijderd in het sterrenbeeld Ara. Elke 1,7 dagen in het systeem draait een ster rond het zwaardere zwarte gat. Dit systeem, en andere soortgelijke systemen, vertonen periodieke uitbarstingen van röntgenactiviteit wanneer gas dat door het zwarte gat van de ster wordt gestolen, wordt opgewarmd in de accretieschijf die zich rond het zwarte gat opstapelt. In de afgelopen zeven jaar heeft het systeem de afgelopen zeven jaar vier energetische uitbarstingen gehad, waardoor het een vrij actief zwart gat / stellair binair systeem is.
Het materiaal dat in het gat valt, vormt stralen van sterk bekrachtigde fotonen en gas, waarvan er één in de richting van de aarde is gericht. Het zijn deze stralen die een team van internationale astronomen heeft waargenomen met behulp van het Suzaku X-ray observatorium, dat gezamenlijk wordt beheerd door de Japan Aerospace Exploration Agency en NASA, en NASA's X-ray Timing Explorer-satelliet. De resultaten van hun opmerkingen zijn gepubliceerd in het nummer van 10 december van The Astrophysical Journal Letters.
Hoewel het systeem zwak was toen ze hun metingen deden met de telescopen, produceerde het stabiele stralen röntgenstralen. Het team was op zoek naar de signatuur van röntgenspectraallijnen geproduceerd door de fluorescentie van ijzeratomen in de schijf. De sterke zwaartekracht van het zwarte gat verschuift de energie van de door het ijzer geproduceerde röntgenstralen, waardoor een karakteristieke spectraallijn overblijft. Door deze spectraallijnen te meten, konden ze met vrij veel vertrouwen de grootte van de krimpschijf bepalen.
Hier is hoe het krimpen plaatsvindt: het deel van de schijf dat dichter bij het zwarte gat is, is dichter wanneer er meer gas uit de ster stroomt die ermee gepaard gaat. Maar wanneer deze stroom wordt verminderd, warmt het binnenste deel van de schijf op en verdampt het. Tijdens de helderste perioden van de output van het zwarte gat werd berekend dat de schijf zich binnen ongeveer 30 km (20 mijl) van de horizon van het zwarte gat bevond, terwijl tijdens lagere perioden van helderheid de schijf zich terugtrekt tot meer dan 27 keer verder, of tot 1.000 km (600 mijl) van de rand van het zwarte gat.
Dit heeft een belangrijke implicatie bij de studie van hoe zwarte gaten hun stralen vormen; hoewel de accretieschijf dicht bij het zwarte gat verdampt, blijven deze jets op een constante output.
John Tomsick van het Space Sciences Laboratory van de University of California, Berkeley zei in een NASA-persbericht: "Dit vertelt ons niet hoe jets worden gevormd, maar wel dat jets kunnen worden gelanceerd, zelfs wanneer de aanwas met hoge dichtheid plaatsvindt. stroom is ver van het zwarte gat. Dit betekent dat de aanwasstroom met lage dichtheid het meest essentiële ingrediënt is voor de vorming van een stabiele straal in een zwart gatensysteem. ”
Lees de voorgedrukte versie van de brief van de teams. Als je meer informatie wilt over hoe de röntgenstralen van de schijven rond zwarte gaten hun vorm en draaiing kunnen helpen bepalen, bekijk dan een artikel uit Space Magazine uit 2003, Iron Can Help Bepaal of een zwart gat draait.
Bron: persbericht NASA / Suzaku
