Disco di accrescimento deformato attorno buco nero di massa stellare

Le variazioni nella luminosità della luce osservata intorno a un buco nero di massa stellare nel sistema binario MAXI J1820 + 070 sono state causate da un enorme ordito nel suo disco di accrescimento, secondo un articolo che sarà pubblicato nel Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

La scoperta è stata fatta da un'ampia e dettagliata curva di luce ottenuta in quasi un anno da astronomi dilettanti che fanno parte dell'AAVSO (American Association of Variable Star Observers). 

Disco di accrescimento deformato attorno buco nero di massa stellare

MAXI J1820+070 si trova a circa 9.600 anni luce di distanza nella costellazione dell'Ofiuco. 

Questo sistema binario è costituito da una stella di piccola massa simile al nostro Sole e da un buco nero di 8 masse solari. MAXI J1820+070 è stato scoperto come un nuovo transitorio a raggi X nel marzo 2018 da un telescopio a raggi X giapponese a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. 

È stato anche registrato come un transitorio ottico, chiamato ASASSN-18ey, pochi giorni prima.

Divenne uno dei più luminosi (sia nei raggi X che nell'ottica) di tali oggetti mai visti, e rimase attivo e luminoso per molti mesi, subendo transizioni di stato a raggi X e diverse esplosioni successive. 

"Il materiale della stella normale viene tirato dall'oggetto compatto nel suo disco di accrescimento circostante di gas a spirale", ha detto il professor Phil Charles, astronomo del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Southampton. 

"Le esplosioni massicce si verificano quando il materiale nel disco diventa caldo e instabile, si accumula sul buco nero e rilascia abbondanti quantità di energia prima di attraversare l'orizzonte degli eventi". 

"Questo processo è caotico e altamente variabile, variando su scale temporali da millisecondi a mesi". 

Il professor Charles e colleghi hanno creato una visualizzazione del sistema MAXI J1820 + 070, mostrando come un'enorme emissione di raggi X emana da molto vicino al buco nero, e quindi irradia la materia circostante, in particolare il disco di accrescimento, riscaldandola fino a una temperatura di circa 10.000 K, che è vista come la luce visiva emessa. 

Ecco perché, man mano che l'esplosione dei raggi X diminuisce, diminuisce anche la luce ottica. 

Ma qualcosa di inaspettato è successo quasi 3 mesi dopo l'inizio dello sfogo quando la curva di luce ottica ha iniziato un'enorme modulazione su un periodo di circa 17 ore. 

Eppure non c'è stato alcun cambiamento nell'uscita a raggi X, che è rimasta costante. 

Mentre piccole modulazioni visibili quasi periodiche erano state osservate in passato durante altre esplosioni transitorie a raggi X, nulla di questa scala era mai stato visto prima. 

"Cosa stava causando questo comportamento straordinario? 

Con l'angolo di visione del sistema come mostrato nella foto, potremmo escludere abbastanza rapidamente la solita spiegazione che i raggi X stavano illuminando la faccia interna della stella donatrice perché la luminosità si stava verificando nel momento sbagliato ", ha detto il professor Charles. 

"Né potrebbe essere dovuto alla luce variabile da dove il flusso di trasferimento di massa colpisce il disco mentre la modulazione si sposta gradualmente rispetto all'orbita". 

Ciò ha lasciato solo una possibile spiegazione, l'enorme flusso di raggi X stava irradiando il disco e causandone la deformazione. 

L'ordito fornisce un enorme aumento dell'area del disco che potrebbe essere illuminata, facendo così aumentare drasticamente l'emissione luminosa visiva se vista al momento giusto. 

Tale comportamento era stato osservato in binari a raggi X con donatori più massicci, ma mai in un buco nero transitorio con un donatore di bassa massa come questo. 

Apre una strada completamente nuova per studiare la struttura e le proprietà dei dischi di accrescimento deformati. 

"Questo oggetto ha proprietà notevoli tra un gruppo già interessante di oggetti che hanno molto da insegnarci sui punti finali dell'evoluzione stellare e sulla formazione di oggetti compatti", ha detto il professor Charles. 

"Sappiamo già di un paio di dozzine di sistemi binari di buchi neri nella nostra galassia, che hanno tutti masse nell'intervallo di massa solare 5-15". 

"Crescono tutti con l'accrescimento della materia a cui abbiamo assistito in modo così spettacolare qui".