Коли подвійна система з чорною дірою після потужного спалаху почала тьмяніти, зовнішні ділянки диска речовини довкола чорної діри несподівано нагрілися. Очікували протилежного, адже джерело випромінювання слабшало. Міжнародна команда астрономів пояснила цей парадокс тінню. Під час спалаху внутрішня частина диска роздувалася і затуляла зовнішню, а згодом стала тоншою. І така перебудова почалася за значно меншої яскравості, ніж передбачали моделі.
Гарячіше за слабшого світла
У подвійній системі MAXI J0637−430 речовина зорі-компаньйона перетікає до чорної діри. Газ спершу накопичується в акреційному диску. Його внутрішні ділянки розжарюються так, що світять переважно в рентгенівському діапазоні, а зовнішні вивчають у видимому та інфрачервоному світлі.
Як повідомляє Інститут астрофізики Канарських островів, у піку спалаху на спектрах зі спектрографа X-shooter Дуже великого телескопа (VLT) були яскраві лінії водню і гелію. Їх зазвичай дає відносно холодний і слабко опромінений зовнішній диск. А через два тижні рентгенівська світність зменшилась приблизно вдвічі, і ці лінії майже зникли. Спектр тепер вказував на значно гарячіший і сильно опромінений зовнішній диск.
Тінь від роздутого диска
Чому ж слабше джерело нагріло околиці диска сильніше? За поясненням авторки дослідження Монтсеррат Армас Падільї з Інституту астрофізики Канарських островів, у найяскравішій фазі внутрішня частина диска товщає під тиском потужного випромінювання. Потовщення затуляє зовнішні ділянки від рентгенівських променів, тому ті лишаються відносно холодними.
Коли спалах слабне, тиск випромінювання падає і диск знову стоншується. Тінь зникає. Джерело стало вдвічі слабшим, але тепер його рентгенівські промені без перешкод досягають зовнішніх ділянок, тож ті отримують більше енергії, ніж у піку спалаху. Співавтор роботи Тео Муньос-Даріас з того самого інституту порівнює це з лампою, якій одночасно прикрутили яскравість і зняли абажур.
У рентгенівських даних космічних обсерваторій NICER, Swift і NuSTAR команда знайшла ознаки того, що в міру згасання системи змінювалась і внутрішня частина диска. Результати опубліковано в рецензованому журналі Nature Astronomy. До роботи долучилися восьмеро науковців інституту і колеги з Нідерландів, Японії, Німеччини, Італії, Чилі, Великої Британії та Об’єднаних Арабських Еміратів.
Далеко від межі Еддінгтона
За класичними моделями акреційний диск лишається тонким, поки світність помірна, і помітно роздувається лише поблизу межі Еддінгтона. Так називають найбільшу світність, за якої тиск випромінювання ще не заважає новій речовині падати до чорної діри. У MAXI J0637−430 перебудова, схоже, почалася вже на рівні від 10 до 20% цієї межі, і чому так рано, автори поки не пояснюють.
Чорну діру повністю описують два параметри, маса й обертання. Обертання чорних дір у подвійних системах астрономи визначають за рентгенівським спектром, і результат залежить від того, яку форму диска закладено в розрахунок. 1973 року Микола Шакура і Рашид Сюняєв запропонували модель тонкого акреційного диска, а Ігор Новиков і Кіп Торн того ж року доповнили її ефектами загальної теорії відносності. На цій моделі досі тримаються такі вимірювання. Якщо внутрішня частина диска роздувається вже за помірної світності, частина отриманих так значень може виявитися неточною.
