Sebuah lubang hitam aneh telah ditemukan di Bima Sakti dengan lengkungan besar di piringan akresinya

Sebuah lubang hitam dengan disk terdistorsi. Kredit: John Pace

Sebuah tim astrofisikawan internasional dari Afrika Selatan, Inggris, Prancis, dan Amerika Serikat telah mendeteksi perbedaan signifikan dalam kecerahan cahaya tampak dari sekitar salah satu lubang hitam terdekat di galaksi kita, 9.600 tahun cahaya dari Bumi, yang mereka simpulkan. adalah penyebab. oleh lengkungan besar cakram akresinya.

Objek ini, MAXI J1820 + 070, meletus sebagai lintasan sinar-X pada Maret 2018 dan terdeteksi oleh teleskop sinar-X Jepang di Stasiun Luar Angkasa Internasional. Sistem transit ini, yang menunjukkan ledakan dahsyat, adalah bintang biner, terdiri dari bintang bermassa rendah, mirip dengan Matahari kita, dan benda yang lebih kompak, yang dapat katai putihDan bintang neutron, atau Lubang hitam. Dalam hal ini, MAXI J1820 + 070 berisi lubang hitam dengan massa minimal 8 kali massa Matahari kita.

Hasil pertama sekarang telah diterbitkan dalam jurnal internasional berperingkat tinggi, Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical SocietyPenulis utamanya adalah Dr Jesimul Thomas, Postdoctoral Research Fellow di South African Astronomical Observatory (SAAO).

Penemuan yang disajikan dalam makalah ini dibuat dari kurva optik yang komprehensif dan terperinci yang diperoleh selama sekitar satu tahun oleh amatir profesional di seluruh dunia yang merupakan bagian dari AAVSO (American Association of Variable Star Observers). MAXI J1820 + 070 adalah salah satu dari tiga lintasan sinar-X paling terang yang pernah diamati, karena kedekatannya dengan Bumi dan berada di luar bidang yang diarsir di wilayah kami. Bima Sakti galaksi. Karena dia tetap bersinar selama beberapa bulan, ini memungkinkan banyak amatir untuk mengikutinya.

Profesor Phil Charles, seorang peneliti di University of Southampton dan anggota tim peneliti menjelaskan, “Material dari bintang normal ditarik oleh benda padat ke dalam piringan akresi yang mengelilingi gas akresi. Ledakan besar terjadi ketika material di piringan menjadi panas dan tidak stabil, terakumulasi di lubang hitam dan melepaskan sejumlah besar energi sebelum melintasi cakrawala peristiwa. Proses ini kacau dan sangat bervariasi, bervariasi dalam skala waktu dari milidetik hingga bulan.”

Tim peneliti menghasilkan visualisasi sistem, menunjukkan bagaimana output sinar-X yang sangat besar dipancarkan dari lubang hitam yang sangat dekat, dan kemudian memancarkan materi di sekitarnya, terutama cakram akresi, memanaskannya hingga suhu sekitar 10.000 Kelvin. , yang terlihat sebagai cahaya tampak yang dipancarkan. Karena alasan ini, saat suar sinar-X turun, cahaya optik juga turun.

Tetapi sesuatu yang tidak terduga terjadi hampir 3 bulan setelah ledakan ketika kurva cahaya optik mulai menyesuaikan secara besar-besaran – seperti memutar peredup ke atas dan ke bawah dan hampir menggandakan kecerahan pada puncaknya – dalam periode sekitar 17 jam. Namun, sama sekali tidak ada perubahan pada keluaran sinar-X, yang tetap konstan. Sementara kecil, modifikasi kuasi-periodik terlihat telah terlihat di masa lalu selama ledakan sinar-X transien lainnya, tidak ada pada skala ini yang pernah terlihat sebelumnya.

Apa yang menyebabkan perilaku luar biasa ini? “Dengan sudut pandang sistem seperti yang ditunjukkan pada gambar, kami dapat dengan cepat mengesampingkan penjelasan umum bahwa sinar-X menyinari bagian dalam bintang donor karena kecerahannya terjadi pada waktu yang salah,” kata Profesor Charles. Juga tidak mungkin karena cahaya berbeda dari tempat arus perpindahan massa mengenai disk saat mod bergerak secara bertahap relatif terhadap orbit.

Ini meninggalkan satu penjelasan yang mungkin, bahwa fluks sinar-X besar memancar ke disk dan menyebabkannya berubah bentuk, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Torsi memberikan peningkatan signifikan pada area disk yang dapat diterangi, menghasilkan peningkatan eksponensial dalam output cahaya tampak jika dilihat pada waktu yang tepat. Perilaku seperti itu telah terlihat dalam biner sinar-X dengan donor yang lebih masif, tetapi tidak pernah dalam lubang hitam sementara dengan donor bermassa rendah. Ini membuka jalan yang sama sekali baru untuk mempelajari struktur dan sifat cakram akumulasi yang cacat.

Profesor Charles melanjutkan, “Objek ini memiliki sifat menarik di antara sekelompok objek yang sangat menarik yang telah banyak mengajari kita tentang titik akhir evolusi bintang dan pembentukan objek kompak. Kita sudah mengetahui tentang beberapa lusin sistem biner lubang hitam di galaksi kita, yang semuanya memiliki massa dalam kisaran massa.” Solar 5-15. Mereka semua tumbuh dengan pertambahan materi yang telah kita lihat di sini luar biasa.”

Program ilmiah utama di South African Large Telescope (SALT) untuk mempelajari objek transit dimulai sekitar 5 tahun yang lalu dan telah melakukan sejumlah pengamatan penting terhadap biner kompak, termasuk sistem lubang hitam seperti MAXI J1820+070. Sebagai penyelidik utama untuk program ini, kata Prof. Buckley, “SALT adalah alat yang ideal untuk mempelajari perubahan perilaku biner sinar-X ini selama ledakannya, yang dapat mereka pantau secara teratur selama periode minggu hingga bulan dan dapat berkoordinasi dengan pengamatan dari teleskop lain, termasuk teleskop luar angkasa.”

Referensi: “Modulasi optik besar selama letusan 2018 MAXI J1820+070 mengungkapkan evolusi disk akresi terdistorsi melalui perubahan status sinar-X” oleh Jessimol K Thomas, Philip A Charles, David AH Buckley, Marisa M. Coetzee, Jean-Pierre Lassota, Stephen Potter, James F. Steiner dan John A. Paes, 26 Oktober 2021, Tersedia di sini. Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab3033