Homer Simpson ville være trist: de nylige observationer af det binære system af et sort hul og dets ledsagerstjerne har vist tilbagetoget af den doughnutformede akkretionsskive omkring det sorte hul. Denne krympende 'donut' blev set i observationer af det binære system GX 339-4, et system sammensat af en stjerne, der ligner masse i solen og et sort hul på ti solmasser.
Når det sorte hul næres af gas, der strømmer ud fra den kredsende stjerne, frembringer ændringen i strømning af gassen en varierende størrelse på skiven med materie, der hoper sig op omkring det sorte hul i en torusform. For første gang er ændringerne i størrelsen på denne disk målt, hvilket viser, hvor meget mindre donut der bliver.
GX-339-4 ligger 26.000 lysår væk i stjernebilledet Ara. Hver 1.7 dag i systemet kredser en stjerne rundt om det mere massive sorte hul. Dette system, og andre kan lide det, viser periodiske blusser af røntgenaktivitet, når gas, der stjæles fra stjernen ved det sorte hul, bliver opvarmet i den beskyttelsesdisk, der hoper sig op omkring det sorte hul. I løbet af de sidste syv år har systemet haft fire energiske udbrud i de sidste syv år, hvilket gør det til et ret aktivt sort hul / stjernet binært system.
Materialet, der falder ned i hullet, danner stråler af stærkt aktiverede fotoner og gas, hvoraf den ene peger i retning af Jorden. Det er disse jetfly, som et team af internationale astronomer observerede ved hjælp af Suzaku-røntgenobservatoriet, der drives i fællesskab af det japanske rumfartsundersøgelsesagentur og NASA, og NASAs røntgenoptimeringsudforsker-satellit. Resultaterne af deres observationer blev offentliggjort i 10. december The Astrophysical Journal Letters.
Selvom systemet var svagt, da de foretog deres målinger med teleskopene, producerede det stabile røntgenstråler. Holdet ledte efter underskrivelsen af røntgenstrålespektrale linier produceret af fluorescensen af jernatomer på disken. Det stærke tyngde af det sorte hul forskyver energien fra røntgenstrålene produceret af jernet, hvilket efterlader en karakteristisk spektral linje. Ved at måle disse spektrale linjer var de i stand til at bestemme med temmelig høj tillid størrelsen på den krympende disk.
Sådan sker krympningen: den del af disken, der er tættere på det sorte hul, er tættere, når der strømmer mere gas ud fra stjernen, der ledsager den. Men når denne strøm reduceres, opvarmes den indre del af disken og fordamper. I de lyseste perioder af det sorte huls output blev disken beregnet til at være inden for ca. 30 km (20 miles) fra det sorte huls hændelseshorisont, mens disken i lavere perioder med lysstyrke trækker sig tilbage til mere end 27 gange længere eller til 1.000 km (600 miles) fra kanten af det sorte hul.
Dette har en vigtig implikation i studiet af, hvordan sorte huller danner deres jetfly; selvom akkretionsskiven fordamper tæt på det sorte hul, forbliver disse jetfly ved en stabil produktion.
John Tomsick fra rumforskningslaboratoriet ved University of California, Berkeley sagde i en NASA-pressemeddelelse, “Dette fortæller os ikke, hvordan jetfly dannes, men det fortæller os, at jetfly kan startes, selv når højdensitet-akkretionen flow er langt fra det sorte hul. Det betyder, at lavdensitetsafskillelsesstrømmen er den mest essentielle ingrediens til dannelse af en stabil jet i et sort hulsystem. ”
Læs den fortrykte version af holdets brev. Hvis du vil have mere information om, hvordan røntgenstrålerne fra skiverne omkring sorte huller kan hjælpe med at bestemme deres form og dreje, kan du tjekke en artikel fra Space Magazine fra 2003, Iron Can Help Determine, om et sort hul er ved at dreje.
Kilde: NASA / Suzaku pressemeddelelse
