Хоча чорні діри невидимі, всередині та навколо них відбуваються різноманітні явища, які формують головну галактику. Одним із прикладів є дискові вітри, які виникають через акреційний диск чорної діри або нейтронної зірки. Акреційний диск — це тонка смуга зоряного газу та пилу, що витягується з сусідньої зірки.
Обертовий диск створює потужні вітри, які штовхають і тягнуть обертову плазму. Ці дискові вітри можуть надати інформацію про те, як надмасивні чорні діри формують цілі галактики. Зараз команда астрономів Массачусетського технологічного інституту вперше спостерігала ширшу смугу вітрів у подвійній системі Hercules X-1. Це призвело до створення двовимірної карти вітру.
Унікальне коливання зробило це можливим
Це далека система, в якій нейтронна зірка викидає зоряний матеріал із сонцеподібної зірки. Викривлений акреційний диск коливається, коли він обертається навколо центральної нейтронної зірки системи, відкриваючи більш повне уявлення про вітри.
Астрономам було важко вивчати вітри диска. Це тому, що вони бачили лише дуже вузькі вітри, а не ширші. Однак через унікальне коливання акреційного диска цієї нейтронної зірки команда змогла дуже детально вивчити загадкові вітри, коли диск рухався вгору та вниз під час обертання.
«Диск справді коливається з часом кожні 35 днів, і вітри виникають десь у диску та з часом перетинають нашу лінію зору на різних висотах над диском. Це дуже унікальна властивість цієї системи, яка дозволяє нам краще зрозуміти її властивості вертикального вітру», — сказав Пітер Косец, постдоктор Інституту астрофізики та космічних досліджень Кавлі Массачусетського технологічного інституту .
Дискові вітри найчастіше спостерігаються в рентгенівських подвійних системах. Однак невідомо, як ці вітри виникли з чорних дір або систем нейтронних зірок. Деякі експерти припускають, що магнітні поля можуть розірвати диск, штовхаючи матеріал назовні в тому ж напрямку, що й вітер. Інші підозрюють, що в цьому явищі винне випромінювання нейтронних зірок. Акреційний диск, що коливається, на Hercules X-1 дає змогу краще зрозуміти вітри диска.
Як спостерігали за вітрами
Це дослідження проводилося за допомогою двох рентгенівських телескопів: XMM Newton Європейського космічного агентства та обсерваторії Чандра NASA.
Нова карта розкриває інформацію про вертикальну форму, структуру та швидкість вітру (розраховується приблизно в сотні кілометрів на секунду, або близько мільйона миль на годину). Дослідники змогли визначити температуру та щільність вітру на різних висотах, вимірявши рентгенівське випромінювання. Вони виявили, що вітер піднімається від диска під кутом 12 градусів. У той час як вітри виявилися холоднішими та слабшими на великих висотах над диском.
Астрономи можуть використовувати цю карту, щоб дізнатися, як дискові вітри впливають на формування та еволюцію галактик.
«У майбутньому ми зможемо відобразити дискові вітри в ряді об’єктів і визначити, як змінюються властивості вітру, наприклад, залежно від маси чорної діри або кількості матеріалу, який вона накопичує. Це допоможе визначити, як чорні діри та нейтронні зірки впливають на наш Всесвіт», — сказав Косец.