Obserwatorium Chandra mierzy huraganowy wiatr małej czarnej dziury

Obserwatorium Chandra mierzy huraganowy wiatr małej czarnej dziury
Obserwatorium Chandra mierzy huraganowy wiatr małej czarnej dziuryOriginal Press Release
Astronomowie wykorzystujący obserwatorium rentgenowskie NASA Chandra X-ray Observatory zmierzyli rekordowo szybki wiatr wiejący z dysku wokół mało masywnej – tzw.

W przeciwieństwie do popularnego wyobrażenia, iż czarne dziury pochłaniają wszystko co do nich się zbliży, szacujemy że nawet do 95 procent materii w dysku wokół IGR J17091 zostaje wyrzucona wraz z wiatrem

 Ashley King
University of Michigan

„To kosmiczny odpowiednik wiatrów huraganu kategorii pięć”- mówi Ashley King z University of Michigan, główna autorka badań. -„Nie spodziewaliśmy się ujrzeć tak silny wiatr z takiej czarnej dziury.” Prędkość wiatru w IGR J17091 odpowiada najszybszym wiatrom generowanym przez supermasywne czarne dziury w jądrach galaktyk – obiekty miliony a czasem nawet miliardy razy masywniejsze.

„To, że ta niewielka czarna dziura jest w stanie wykrzesać z siebie wiatr, który zazwyczaj obserwujemy w okolicach gigantycznych czarnych dziur jest ogromną niespodzianką „- mówi  Jon M. Miller, współautor badań, również z Uniwersytetu w Michigan. -„Innymi słowy, nasza czarna dziura osiąga wyniki znacznie powyżej swojej kategorii wagowej”.

Ponadto naukowcy nieoczekiwanie stwierdzili, że wiatr, który pochodzi z dysku gazu otaczającego czarną dziurę, może porywać ze sobą więcej materii niż w tym samym czasie pochłania czarna dziura.

W odróżnieniu od ziemskich huraganowych wiatrów, wiatr od IGR J17091 wieje w wielu różnych kierunkach. To odróżnia go także od dżetów, w których materia wypływa w ciasno skolimowanych wiązkach prostopadle do dysku, często z prędkością bliską prędkości światła.

Obserwacje wykonane za pomocą radioteleskopu E-VLA (Expanded Very Large Array) Narodowego Radioobserwatorium USA ujawniły, że w okresach, w których dostrzegano ultraszybki wiatr, zanikał jej dżet radiowy, choć był on obserwowany w innych momentach. To zgadza się z obserwacjami innych gwiazdowych czarnych dziur, dostarczając dalszych dowodów na to, że wytwarzanie wiatru hamują produkcję dżetów.

Wysoka prędkość wiatru została określona na podstawie widma zebranego przez obserwatorium rentgenowskie Chandra w 2011 roku. Jony emitują i absorbują różne fragmenty widma, co pozwala naukowcom na ich monitorowanie i badanie ich zachowania. Jony żelaza w widmie wykonanym przez Chandrę dwa miesiące wcześniej nie wskazywały na obecność wiatru o dużej prędkości, co oznacza że wiatr ów prawdopodobnie okresowo włącza się i wyłącza.

Astronomowie uważają, że pola magnetyczne w dyskach czarnych dziur są odpowiedzialne za produkcję zarówno wiatru, jak i dżetów. Geometria pól magnetycznych i tempo, w jakim materia opada w kierunku czarnej dziury musi wpływać na to, czy w danym momencie wyrzucane są dżety czy też wiatr.

IGR J17091 to układ podwójnym, w którym podobna do Słońca gwiazda okrąża czarną dziurę. Znajduje się w zgrubieniu Drogi Mlecznej, w odległości około 28000 lat świetlnych od Ziemi.

Źródła:

NASA's Chandra Finds Fastest Wind From Stellar-Mass Black Hole

Astronomers using NASA's Chandra X-ray Observatory have clocked the fastest wind yet discovered blowing off a disk around a stellar-mass black hole. This result has important implications for understanding how this type of black hole behaves.

The record-breaking wind is moving about 20 million mph, or about 3 percent of the speed of light. This is nearly 10 times faster than had ever been seen from a stellar-mass black hole.

Stellar-mass black holes are born when extremely massive stars collapse. They typically weigh between five and 10 times the mass of the sun. The stellar-mass black hole powering this super wind is known as IGR J17091-3624, or IGR J17091 for short.

„This is like the cosmic equivalent of winds from a category five hurricane,” said Ashley King from the University of Michigan, lead author of the study published in the Feb. 20 issue of The Astrophysical Journal Letters. „We weren't expecting to see such powerful winds from a black hole like this.”

The wind speed in IGR J17091 matches some of the fastest winds generated by supermassive black holes, objects millions or billions of times more massive.

„It's a surprise this small black hole is able to muster the wind speeds we typically only see in the giant black holes,” said co-author Jon M. Miller, also from the University of Michigan. „In other words, this black hole is performing well above its weight class.”

Another unanticipated finding is that the wind, which comes from a disk of gas surrounding the black hole, may be carrying away more material than the black hole is capturing.

„Contrary to the popular perception of black holes pulling in all of the material that gets close, we estimate up to 95 percent of the matter in the disk around IGR J17091 is expelled by the wind,” King said.

Unlike winds from hurricanes on Earth, the wind from IGR J17091 is blowing in many different directions. This pattern also distinguishes it from a jet, where material flows in highly focused beams perpendicular to the disk, often at nearly the speed of light.

Simultaneous observations made with the National Radio Astronomy Observatory's Expanded Very Large Array showed a radio jet from the black hole was not present when the ultra-fast wind was seen, although a radio jet is seen at other times. This agrees with observations of other stellar-mass black holes, providing further evidence the production of winds can stifle jets.

The high speed for the wind was estimated from a spectrum made by Chandra in 2011. Ions emit and absorb distinct features in spectra, which allow scientists to monitor them and their behavior. A Chandra spectrum of iron ions made two months earlier showed no evidence of the high-speed wind, meaning the wind likely turns on and off over time.

Astronomers believe that magnetic fields in the disks of black holes are responsible for producing both winds and jets. The geometry of the magnetic fields and rate at which material falls towards the black hole must influence whether jets or winds are produced.

IGR J17091 is a binary system in which a sun-like star orbits the black hole. It is found in the bulge of the Milky Way galaxy, about 28,000 light years away from Earth.

NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Ala., manages the Chandra program for NASA's Science Mission Directorate in Washington. The Smithsonian Astrophysical Observatory controls Chandra's science and flight operations from Cambridge, Mass.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *