Homer Simpson ville være trist: Nyere observasjoner av det binære systemet til et svart hull og dets følgesvenn-stjerne har vist tilbaketrekningen av den smultringformede akkresjonsskiven rundt det svarte hullet. Denne krympende ‘smultringen’ ble sett i observasjoner av det binære systemet GX 339-4, et system sammensatt av en stjerne lignende i masse som solen, og et svart hull på ti solmasser.
Når det sorte hullet lever av gass som strømmer ut fra den omløpende stjernen, produserer endringen i strømmen av gassen en varierende størrelse på skiven med materie som hoper seg rundt det sorte hullet i en torusform. For første gang er endringene i størrelsen på denne disken målt, og viser hvor mye mindre smultringen blir.
GX-339-4 ligger 26.000 lysår unna i stjernebildet Ara. Hver 1,7 dag i systemet kretser en stjerne rundt det mer massive, sorte hullet. Dette systemet, og andre som det, viser periodiske fakler av røntgenaktivitet når gass som blir stjålet fra stjernen av det sorte hullet blir varmet opp i beskyttelsesdisken som hoper seg rundt det sorte hullet. I løpet av de siste sju årene har systemet hatt fire energiske utbrudd i løpet av de siste syv årene, noe som gjør det til et ganske aktivt svart hull / stellar binært system.
Materialet som faller ned i hullet, danner jetfly av høyspenningsrike fotoner og gass, hvorav den ene peker i retning av jorden. Det er disse jetflyene et team av internasjonale astronomer observerte ved hjelp av Suzaku røntgenobservatorium, som ble drevet i fellesskap av det japanske romfartsundersøkelsesbyrået og NASA, og NASAs røntgen Timing Explorer-satellitt. Resultatene fra observasjonene deres ble publisert i 10. desember utgaven av The Astrophysical Journal Letters.
Selv om systemet var svakt når de tok sine målinger med teleskopene, produserte det jevn røntgenstråler. Teamet var på jakt etter signaturen til røntgenstråle-linjer produsert av fluorescensen av jernatomer på disken. Den sterke tyngdekraften til det sorte hullet forskyver energien fra røntgenstrålene produsert av jernet, og etterlater en karakteristisk spektralinje. Ved å måle disse spektrallinjene var de i stand til å bestemme med ganske høy tillit størrelsen på krympeskiven.
Slik skjer krympingen: delen av disken som er nærmere det svarte hullet er tettere når det er mer gass som strømmer ut fra stjernen som følger med den. Men når denne strømmen reduseres, varmes den indre delen av disken opp og fordamper. I løpet av de lyseste periodene av det svarte hullets utgang, ble disken beregnet til å være innenfor omtrent 30 km fra svart hullets hendelseshorisont, mens disken i lavere perioder med lysstyrke trekker seg tilbake til mer enn 27 ganger lenger, eller til 1000 km (600 miles) fra kanten av det sorte hullet.
Dette har en viktig implikasjon i studien av hvordan sorte hull danner sine jetfly; selv om akkresjonsskiven fordamper nær det svarte hullet, forblir disse jetflyene med en jevn utgang.
John Tomsick fra romfartslaboratoriet ved University of California, Berkeley sa i en pressemelding fra NASA: “Dette forteller oss ikke hvordan jetfly dannes, men det forteller oss at jetfly kan lanseres selv når høydensitetstiltaket flyten er langt fra det sorte hullet. Dette betyr at lav-tetthetstrømningen er den viktigste ingrediensen for dannelse av en jevn stråle i et svart hullsystem. "
Les forhåndsutskriftsversjonen av teamets brev. Hvis du vil ha mer informasjon om hvordan røntgenstrålene fra platene rundt sorte hull kan være med på å bestemme formen og spinningen, kan du sjekke en artikkel fra Space Magazine fra 2003, Iron Can Help Determine if a Black Hole is Spinning.
Kilde: NASA / Suzaku pressemelding
