ثقب أسود مع قرص مشوه. الائتمان: جون بايس
اكتشف فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية من جنوب إفريقيا والمملكة المتحدة وفرنسا والولايات المتحدة اختلافات كبيرة في سطوع الضوء المرصود من أحد الثقوب السوداء الأقرب لمجرتنا ، على بعد 9600 سنة ضوئية من الأرض ، والتي يقولون إنها بسبب تشوه كبير في قرص التراكم الخاص به.
اندلع هذا الجسم ، MAXI J1820 + 070 ، كجسم جديد للأشعة السينية في مارس 2018 واكتشفه تلسكوب ياباني للأشعة السينية على متن محطة الفضاء الدولية. هذه الأنظمة العابرة ، التي تعرض انفجارات عنيفة ، هي نجوم ثنائية ، تتكون من نجم ذي كتلة منخفضة ، شبيه بشمسنا وجسم أكثر إحكاما ، والذي يمكن أن يكون قزم ابيضو النجم النيوتروني، أين الثقب الأسود. في هذه الحالة ، يحتوي MAXI J1820 + 070 على ثقب أسود لا يقل عن 8 أضعاف كتلة شمسنا.
تم نشر النتائج الأولى الآن في المجلة الدولية ذات التصنيف العالي ، إشعارات شهرية من الجمعية الفلكية الملكية، مؤلفه الرئيسي الدكتور جيسيمول توماس ، باحث ما بعد الدكتوراه في المرصد الفلكي الجنوب أفريقي (SAAO).
تم الاكتشاف المقدم في المقالة من منحنى ضوئي شامل ومفصل تم الحصول عليه على مدار عام تقريبًا بواسطة هواة متخصصين حول العالم يمثلون جزءًا من AAVSO (الرابطة الأمريكية لمراقبي النجوم المتغيرة). يعد MAXI J1820 + 070 واحدًا من ألمع ثلاث عابرات للأشعة السينية تمت ملاحظتها على الإطلاق ، نتيجة لقربه من الأرض وحقيقة أنه خارج المستوى الغامض لدينا. درب التبانة المجرة. نظرًا لأنه ظل ساطعًا لعدة أشهر ، فقد جعل من الممكن متابعته من قبل العديد من المتحمسين.
أوضح البروفيسور فيل تشارلز ، الباحث في جامعة ساوثهامبتون وعضو فريق البحث ، أن “مادة النجم العادي تنجذب إلى الجسم المضغوط في قرص التراكم المحيط به من الغاز الحلزوني. تحدث الانفجارات الهائلة عندما تصبح مادة القرص ساخنة وغير مستقرة ، وتتراكم على الثقب الأسود ، وتطلق كميات كبيرة من الطاقة قبل عبور أفق الحدث. هذه العملية فوضوية ومتغيرة للغاية ، وتتنوع بمرور الوقت من بضعة أجزاء من الألف من الثانية إلى عدة أشهر. “
أنتج فريق البحث تصورًا للنظام ، يوضح كيف ينبعث ناتج ضخم من الأشعة السينية من قريب جدًا من الثقب الأسود ، ثم يشع المادة المحيطة ، وخاصة قرص التراكم ، وتسخينه إلى درجة حرارة تبلغ حوالي 10000 كلفن ، والذي يعتبر بمثابة الضوء المرئي المنبعث. لذلك ، مع انخفاض انفجار الأشعة السينية ، يقل الضوء البصري أيضًا.
ولكن حدث شيء غير متوقع بعد حوالي 3 أشهر من بدء الانفجار عندما تسبب منحنى الضوء البصري في تعديل ضخم – يشبه إلى حد كبير قلب باهتة لأعلى ولأسفل ومضاعفة السطوع تقريبًا إلى ذروته – على مدى 17 ساعة تقريبًا. ومع ذلك ، لم يكن هناك أي تغيير في ناتج الأشعة السينية ، التي ظلت مستقرة. في حين شوهدت تعديلات مرئية صغيرة شبه دورية في الماضي خلال انفجارات أخرى للأشعة السينية العابرة ، لم يسبق أن شوهد شيء على هذا المقياس من قبل.
ما الذي تسبب في هذا السلوك الاستثنائي؟ “بزاوية عرض النظام كما هو موضح في الصورة ، تمكنا بسرعة إلى حد ما من استبعاد التفسير المعتاد بأن الأشعة السينية تضيء الوجه الداخلي للنجم المتبرع لأن السطوع كان يحدث في الوقت الخطأ.” البروفيسور تشارلز. ولا يمكن أن يكون ذلك بسبب الاختلاف في الضوء الذي يضرب منه تدفق نقل الكتلة القرص حيث يتحرك التعديل تدريجياً بالنسبة إلى المدار.
لم يترك ذلك سوى تفسير واحد محتمل ، وهو أن التدفق الهائل للأشعة السينية أدى إلى تشعيع القرص وتسبب في تشوهه ، كما هو موضح في الصورة. يوفر الالتواء زيادة كبيرة في مساحة القرص التي يمكن إضاءتها ، مما يزيد بشكل كبير من ناتج الضوء المرئي عند مشاهدته في الوقت المناسب. لوحظ مثل هذا السلوك في ثنائيات الأشعة السينية مع متبرعين أكثر ضخامة ، ولكن لم يحدث أبدًا في الثقب الأسود العابر مع مانح كتلة منخفض مثل هذا. إنه يفتح طريقًا جديدًا بالكامل لدراسة بنية وخصائص أقراص التراكم المشوهة.
تابع البروفيسور تشارلز ، “هذا الكائن له خصائص رائعة بين مجموعة مثيرة للاهتمام بالفعل من الأشياء التي لديها الكثير لتعلمنا عن نقاط النهاية للتطور النجمي وتشكيل الأجسام المدمجة. نحن نعلم بالفعل بضع عشرات من أنظمة الثقوب السوداء الثنائية في مجرتنا ، وكلها لها كتل تتراوح بين 5 و 15 كتلة شمسية. إنهم جميعًا ينمون من خلال تراكم المادة الذي شهدناه هنا بشكل كبير. “
بدأ برنامج علمي رئيسي على التلسكوب الجنوب أفريقي الكبير (SALT) لدراسة الأجسام العابرة منذ حوالي 5 سنوات ، وقد قام بعدد من الملاحظات المهمة للثنائيات المدمجة ، بما في ذلك أنظمة الثقوب السوداء مثل MAXI J1820 + 070. بصفته الباحث الرئيسي في هذا البرنامج ، البروفيسور باكلي ، يقول “إن SALT أداة مثالية لدراسة السلوك المتغير لثنائيات الأشعة السينية هذه أثناء انفجاراتها ، والتي يمكنها مراقبتها بانتظام على مدى أسابيع إلى شهور. ويمكن التنسيق معها. الملاحظات من التلسكوبات الأخرى ، بما في ذلك تلك الموجودة في الفضاء.
المرجع: “التحويرات البصرية الكبيرة أثناء انفجار 2018 لـ MAXI J1820 + 070 تكشف عن تطور قرص التراكم المشوه بسبب تغير حالة الأشعة السينية” بقلم جيسيمول ك توماس ، فيليب أ تشارلز ، ديفيد إيه إتش باكلي ، ماريسا إم كوتزي ، وجان بيير لاسوتا ، وستيفن بي بوتر ، وجيمس إف شتاينر ، وجون إيه بايس ، 26 أكتوبر 2021 ، إشعارات شهرية من الجمعية الفلكية الملكية.
DOI: 10.1093 / mnras / stab3033
