O gaură neagră se învârte lateral – „Complet neașteptat”

Cercetătorii de la Universitatea din Turku, Finlanda, au descoperit că axa de rotație a lui a[{” 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.

X-Ray Binary System MAXI J1820+070

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. 

READ  Prădătorii de la Marea Neagră ajută comunitățile locale de pescuit să prospere

Impresie de artist a sistemului binar de raze X MAXI J1820+070 care conține o gaură neagră (punct negru mic în centrul discului de gaz) și o stea însoțitoare. Un jet îngust este îndreptat de-a lungul axei de rotație a găurii negre, care este foarte nealiniată cu axa de rotație a orbitei. Imagine realizată cu Binsim. Credit: R. Hynes

Urmărind aceste jeturi, cercetătorii au putut determina foarte precis direcția axei de rotație a găurii negre. Pe măsură ce cantitatea de gaz care cădea de la steaua însoțitoare în gaura neagră a început să scadă, sistemul s-a estompat și o mare parte din lumina din sistem provenea de la steaua însoțitoare. În acest fel, cercetătorii au putut măsura înclinarea orbitei folosind tehnici spectroscopice și aproape a coincis cu înclinarea ejecțiilor.

„Pentru a determina orientarea 3D a orbitei, trebuie să cunoaștem în plus unghiul de poziție al sistemului pe cer, adică modul în care sistemul este rotit în raport cu direcția nordică pe cer. Acest lucru a fost măsurat folosind tehnici polarimetrice”, explică. Juri Poutanen.

Rezultatele publicate în revista Science deschid perspective interesante pentru studiul formării găurilor negre și evoluției unor astfel de sisteme, deoarece o astfel de nealiniere extremă este dificil de obținut în multe scenarii de formare a găurilor negre și evoluție binară d.

„Diferența de peste 40 de grade între axa orbitală și rotația găurii negre a fost complet neașteptată. Oamenii de știință au presupus adesea că această diferență este foarte mică atunci când modelează comportamentul materiei în spațiu-timp curbat în jurul unei găuri negre. Modelele actuale sunt deja foarte complexe, iar acum noile descoperiri ne obligă să le adăugăm o nouă dimensiune”, spune Poutanen.

READ  Oamenii de știință introduc secvența Fibonacci într-un computer cuantic și s-a întâmplat ceva ciudat

Referință: „Black hole spin–orbit misalignment in the x-ray binary MAXI J1820+070” de Juri Poutanen, Alexandra Veledina, Andrei V. Berdyugin, Svetlana V. Berdyugina, Helen Jermak, Peter G. Jonker, Jari JE Kajava, Ilia A. Kosenkov, Vadim Kravtsov, Vilppu Piirola, Manisha Shrestha, Manuel A. Perez Torres și Sergey S. Tsygankov, 24 februarie 2022, Ştiinţă.
DOI: 10.1126/science.abl4679

Descoperirea principală a fost făcută folosind instrumentul polarimetric construit intern DIPol-UF montat pe telescopul optic nordic, care este deținut de Universitatea din Turku împreună cu Universitatea din Aarhus în Danemarca.

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *