Kontinuerlige infrarøde vinde opdaget under udbruddet af et stjernemasse sort hul

Et team af forskere fra Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) har, for første gang, detekteret konstant infrarød emission fra vind produceret under udbruddet af et sort hul i en røntgen-binær.

Indtil nu, disse materialestrømme var kun blevet detekteret i andre bølgelængdeområder, såsom røntgenstråler eller inden for det synlige spektrum, afhængig af den fase, hvor det sorte hul forbruger dets omgivende materiale. Denne undersøgelse giver det første bevis på, at vinden er til stede under hele udbruddets udvikling, uafhængigt af fasen, repræsenterer et skridt fremad i forståelsen af ​​de mystiske processer af tilvækst på stjernemasse sorte huller. Artiklen er netop blevet offentliggjort i Astronomi og astrofysik .

X-ray binære, som deres navn antyder, er binære stjerner, der udsender stærk stråling i røntgenstråler. De er dannet af en kompakt genstand, normalt et sort hul, med en stjernekammerat. Lavmasse røntgenbinære (LMXB) har ledsagere med masser svarende til, eller mindre end solens masse. I disse systemer kredser de to stjerner i en afstand så lille, at noget af stjernens masse falder ned i gravitationsbrønden i det sorte hul, danner en flad skive af materiale omkring det. Denne proces kaldes tilvækst, og disken er en accretion disc.

Forbigående røntgenbinærer er dem, hvor mængden af ​​masse, der samler sig på det sorte hul, i begyndelsen er lille, og dens lysstyrke er for lav til at detektere fra Jorden, men hvilken overgang til eruptive tilstande, hvor det sorte huls tilvæksthastighed stiger, og materialet i skiven opvarmes, når værdier mellem 1 million og 10 millioner grader Kelvin. Under disse udbrud, som kan vare fra uger til flere måneder, systemet udsender en stor flux af røntgenstråler, og dens lysstyrke øges med flere størrelser.

Astronomer kender stadig ikke de nøjagtige fysiske processer, der opstår under disse tilvækstepisoder. "Disse systemer er steder, hvor stof udsættes for gravitationsfelter, der er blandt de stærkeste i universet, så at røntgen-binærer er fysiklaboratorier, som naturen giver os til at studere kompakte objekter og opførselen af ​​stoffet omkring dem, " forklarer Javier Sánchez Sierras, en prædoctoral forsker ved IAC og artiklens første forfatter.

En af de vigtigste fysiske processer, videnskabsmænd skal forstå, er vindene af materiale, der kastes ud under tilvækstepisoder. Teo Muñoz Darias, en IAC-forskning og medforfatter til artiklen, siger, "Undersøgelsen af ​​vinde i disse systemer er en nøgle til at forstå tilvækstprocesser, fordi vindene kan uddrive endnu mere stof, end der ophobes af det sorte hul."

Samme vind, forskellige stater

Artiklen præsenterer opdagelsen af ​​vinde fra det sorte hul MAXI J1820+070 i det infrarøde område under et udbrud, der fandt sted i løbet af 2018-2019. I de sidste to årtier, vinde er blevet observeret i røntgenstråler under såkaldte "bløde" udbrud, hvor strålingen udsendt af accretionsskiven er dominerende, viser høj lysstyrke. For nylig, den samme gruppe på IAC har opdaget vind ved synlige bølgelængder i den hårde tilstand af tilvækst, som er kendetegnet ved udseendet af en stråle, der er i det væsentlige vinkelret på accretion disc, og som udsender kraftigt ved radiobølgelængder.

Sánchez Sierras siger, "I denne undersøgelse, vi har vist opdagelsen af ​​infrarøde vinde, der er til stede under både de hårde og bløde tilvæksttilstande under udbruddets fulde udvikling, så deres tilstedeværelse ikke afhænger af tilvæksttilstanden. Det er første gang, at denne type vind er blevet observeret." Forskerne har også påvist, at vindens kinematiske egenskaber ligner dem, der blev observeret i 2019 i det synlige område, når hastigheder op til 1800 km/s.

"Disse data tyder på, at vinden er den samme for begge tilfælde, men dets synlighed ændrer bølgelængde under udviklingen af ​​udbruddet, hvilket ville indikere, at systemet mister masse og vinkelmomentum under udbruddet, " forklarer Muñoz Darias. Disse resultater er vigtige, fordi de tilføjer et nyt element til det globale billede af vindene i disse systemer, og repræsenterer et skridt mod målet om en fuldstændig forståelse af processerne for tilvækst på stjernemasse sorte huller.