Een team van onderzoekers van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) heeft, Voor de eerste keer, gedetecteerde constante infraroodemissie van wind geproduceerd tijdens de uitbarsting van een zwart gat in een röntgendubbelster.

Tot nu, deze materiaalstromen waren alleen in andere golflengtebereiken gedetecteerd, zoals röntgenstralen of binnen het zichtbare spectrum, afhankelijk van de fase waarin het zwarte gat zijn omringende materiaal verbruikt. Deze studie levert het eerste bewijs dat de wind aanwezig is tijdens de evolutie van de uitbarsting, onafhankelijk van de fase, wat een stap voorwaarts betekent in het begrip van de mysterieuze processen van aanwas op stellaire zwarte gaten. Het artikel is zojuist gepubliceerd in Astronomie en astrofysica .

X-ray binaire bestanden, zoals hun naam al aangeeft, zijn dubbelsterren die sterke straling uitzenden in röntgenstralen. Ze worden gevormd door een compact object, normaal gesproken een zwart gat, met een stellaire metgezel. Low-mass X-ray binaries (LMXB) hebben metgezellen met massa's gelijk aan, of minder dan de massa van de zon. In deze systemen draaien de twee sterren op een afstand die zo klein is dat een deel van de massa van de ster in de zwaartekrachtbron van het zwarte gat valt, vormt er een platte schijf van materiaal omheen. Dit proces wordt accretie genoemd, en de schijf is een accretieschijf.

Tijdelijke röntgendubbelsterren zijn die waarin de hoeveelheid massa die op het zwarte gat aangroeit aanvankelijk klein is en de helderheid te laag is om vanaf de aarde te detecteren, maar welke overgang naar uitbarstingstoestanden waarin de accretiesnelheid van het zwarte gat toeneemt en het materiaal in de schijf opwarmt, het bereiken van waarden tussen 1 miljoen en 10 miljoen graden Kelvin. Tijdens deze uitbarstingen die weken tot enkele maanden kan duren, het systeem zendt een grote flux van röntgenstralen uit, en de helderheid ervan neemt met verschillende magnitudes toe.

Astronomen kennen nog steeds niet de exacte fysieke processen die plaatsvinden tijdens deze accretie-episodes. "Deze systemen zijn plaatsen waar materie wordt blootgesteld aan zwaartekrachtsvelden die tot de sterkste in het universum behoren, zodat röntgendubbelsterren natuurkundige laboratoria zijn die de natuur ons biedt voor de studie van compacte objecten en het gedrag van de materie eromheen, " legt Javier Sánchez Sierras uit, een predoctoraal onderzoeker aan het IAC en de eerste auteur van het artikel.

Een van de belangrijkste fysieke processen die wetenschappers moeten begrijpen, is de wind van materiaal dat wordt uitgeworpen tijdens accretie-episodes. Teo Munoz Darias, een IAC-onderzoek en co-auteur van het artikel, zegt, "De studie van winden in die systemen is een sleutel om accretieprocessen te begrijpen, omdat de wind nog meer materie kan verdrijven dan er door het zwarte gat wordt opgehoopt."

Zelfde wind, verschillende staten

Het artikel presenteert de ontdekking van winden van het zwarte gat MAXI J1820+070 in het infraroodbereik tijdens een uitbarsting die plaatsvond in 2018-2019. In de afgelopen twee decennia is winden zijn waargenomen in röntgenstralen tijdens zogenaamde "zachte" uitbarstingen waarbij de straling die wordt uitgezonden door de accretieschijf dominant is, met een hoge helderheid. Recenter, dezelfde groep bij de IAC heeft winden ontdekt op zichtbare golflengten in de harde staat van accretie, die worden gekenmerkt door het uiterlijk van een straal die in wezen loodrecht op de accretieschijf staat, en die sterk uitzendt op radiogolflengten.

Sanchez Sierras zegt, "In de huidige studie, we hebben de ontdekking aangetoond van infrarode winden die aanwezig zijn tijdens zowel de harde als de zachte accretie tijdens de volledige evolutie van de uitbarsting, zodat hun aanwezigheid niet afhankelijk is van de accretietoestand. Dit is de eerste keer dat dit type wind is waargenomen." De onderzoekers hebben ook aangetoond dat de kinematische eigenschappen van de wind vergelijkbaar zijn met die waargenomen in 2019 in het zichtbare bereik, met snelheden tot 1800 km/sec.

"Deze gegevens suggereren dat de wind in beide gevallen hetzelfde is, maar de zichtbaarheid verandert van golflengte tijdens de evolutie van de uitbarsting, wat erop zou wijzen dat het systeem tijdens het proces van de uitbarsting massa en impulsmoment verliest, " legt Muñoz Darias uit. Deze resultaten zijn belangrijk omdat ze een nieuw element toevoegen aan het globale beeld van de wind in deze systemen, en vertegenwoordigen een stap in de richting van het doel van een volledig begrip van de processen van accretie op stellaire zwarte gaten.