Астрономы отыскали лежащую на боку черную дыру в двойной рентгеновской системе

Астрономы впервые с большой точностью измерили угол между осью вращения черной дыры и осью орбиты рентгеновской двойной системы. В случае системы MAXI J1820+070 он оказался более 40 градусов, из-за чего черная дыра в ней кажется для земного наблюдателя лежащей на боку. Открытие позволит проверить модели образования черных дыр. Статья опубликована в журнале Science.

В астрофизике черные дыры описываются всего двумя параметрами — массой и спином. Когда черная дыра находится в двойной системе, то ее можно дополнительно описать скоростью аккреции вещества на нее и углом между осью вращения черной дыры и осью орбиты системы. В случае двойных рентгеновских систем, содержащих черные дыры, может наблюдаться значительное рассогласование осей, что будет проявляться, например, в виде эффекта Лензе-Тирринга горячего потока вещества вокруг черной дыры. Обнаружение орбитальной прецессии с помощью обсерваторий LIGO и Virgo в сигналах гравитационных волн от некоторых событий слияний черных дыр также свидетельствует в пользу значительного рассогласования осей в этих системах. Наличие сильного несовпадения осей вращения накладывает сильные ограничения на механизмы взрыва массивных звезд и образования черных дыр. Чтобы определить спин черной дыры можно воспользоваться порождаемыми ею в двойной системе джетами, а наклонение орбиты может быть определено в ходе наблюдений за изменениями яркости системы в оптическом и рентгеновском диапазонах волн.

Группа астрономов во главе с Юрием Поутаненом (Juri Poutanen) из Лаборатории фундаментальной и прикладной рентгеновской астрофизики ИКИ РАН опубликовали результаты анализа данных высокоточных поляриметров DIPol-2 и DIPol-UF, установленных на Северном Оптическом Телескопе, за рентгеновской двойной системой MAXI J1820+070 в спокойном состоянии и состоянии вспышки. Система была первоначально обнаружена рентгеновским монитором MAXI, установленным на МКС, в марте 2018 года, она содержит черную дыру с массой 8 масс Солнца и звезду-компаньона, которая в два раза легче Солнца. В системе наблюдаются джеты, видимые в рентгеновском и радиодиапазонах.

Ученые определили, что значения позиционного угла двойной системы, который определяет ее отклонение относительно направления на северный полюс эклиптики, определенные по джетам и поляриметрическим методом, отличаются друг от друга, что говорит о рассогласованности оси орбиты двойной системы от оси вращения черной дыры. Измеренное смещение осей составило более 40°, отмечается, что этот результат очень надежен и не зависит от деталей моделирования. Наблюдаемое рассогласование осей должно быть связано либо с эволюцией двойной системы, либо со процессом формирования черной дыры, так как аккреция вещества на черную дыру всегда сближает две оси между собой.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы отыскали искривленный аккреционный диск вокруг черной дыры в двойной системе.

Александр Войтюк