В рентгеновских двойных системах звезда с массивной черной дырой дует звездным ветром, который может формировать аккреционные диски вокруг черных дыр.
Первые свидетельства существования черных дыр были обнаружены в 1960-х годах, когда было обнаружено сильное рентгеновское излучение системы под названием Лебедь-X1 . В этой системе вокруг черной дыры вращается массивная звезда, дующая необычно сильный звездный ветер , более чем в 10 миллионов раз сильнее, чем у Солнца. Часть газа в этом ветре под действием гравитации притягивается к черной дыре, создавая аккреционный диск , испускающий сильное рентгеновское излучение, которое наблюдают астрономы. Такие системы с черной дырой и массивной звездой называются массивными рентгеновскими двойными и очень помогают понять природу черных дыр.
Спустя почти 60 лет после первого открытия было обнаружено всего несколько подобных массивных рентгеновских двойных. Ожидалось гораздо больше, особенно если учесть тот факт, что за последние несколько лет с помощью гравитационных волн было открыто много двойных черных дыр . В нашей галактике также было обнаружено много двойных систем, которые в будущем могут стать крупномассивными рентгеновскими двойными системами. Итак, мы видим много как предшественников, так и потомков, но где же сами массивные рентгеновские двойные системы?
Одно из объяснений состоит в том, что даже если вокруг черной дыры вращается массивная звезда, развиваемая сильным ветром, она не всегда испускает рентгеновские лучи.Чтобы излучать такое излучение, черная дыра должна образовать аккреционный диск, в котором газ закручивается и становится горячим, прежде чем он входит в него. Чтобы сформировать аккреционный диск, падающему газу нужен угловой момент, чтобы все его молекулы могли вращаться вокруг черной дыры в одном направлении. Однако оказывается, что в массивных рентгеновских двойных системах трудно получить достаточный угловой момент для газа, падающего на черную дыру. Считается, что это связано с тем, что ветер обычно дует симметрично, поэтому почти одинаковое количество газа проходит мимо черной дыры как по часовой, так и против часовой стрелки. Как следствие,
Но если это так, то почему мы вообще видим какие-либо рентгеновские двойные системы? В своей работе ученые решили уравнения движения звездного ветра и обнаружили, что он не дует симметрично, когда черная дыра находится достаточно близко к звезде. Ветер дует медленнее к черной дыре и от нее из-за приливных сил . Из-за этого нарушения симметрии ветра газ теперь может иметь большой угловой момент, достаточный для образования аккреционного диска вокруг черной дыры и свечения в рентгеновском диапазоне. Условия, необходимые для возникновения такой асимметрии, довольно суровы, поэтому наблюдаемой будет только небольшая часть черной дыры — массивная звездная двойная система.
Их модель объясняет, почему существует лишь небольшое количество обнаруженных массивных рентгеновских двойных систем, но это только первый шаг к пониманию асимметричных звездных ветров. Дальнейшее изучение этой модели позволит ученым разгадать многие загадки массивных рентгеновских двойных звезд.
