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ブラックホールが横に回転する–「まったく予期しない」

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(oneechanblog) – フィンランドのトゥルク大学の研究者は、自転軸が 連星系のブラックホールは、恒星軌道の軸に対して40度以上傾いています。この発見は、ブラックホール形成の現在の理論モデルに挑戦しています。

フィンランドのトゥオルラ天文台の研究者による観測は、ブラックホールの自転軸と二元系軌道の軸との間に大きな違いを示す最初の信頼できる測定です。 MAXI J1820 +070と呼ばれる連星系で研究者によって測定された軸間の差は40度以上でした。

ブラックホール(ガス状円盤の中心にある小さな黒い点)とコンパニオンスターを含むX線連星システムMAXI J1820 +070のアーティストの印象。狭いジェットは、軌道の回転軸から大きくずれているブラックホールのスピン軸に沿って向けられます。 Binsimで作成された画像。クレジット:R。Hynes

多くの場合、中央の巨大な物体の周りを周回する小さな物体を備えた宇宙システムの場合、この物体自体の回転軸は、衛星の回転軸と高度に一致しています。これは私たちの太陽系にも当てはまります。惑星は太陽の赤道面とほぼ一致する平面で太陽の周りを周回します。地球の軌道軸に対する太陽の回転軸の傾きはわずか7度です。

「ブラックホールX線連星のような奇妙な物体には、大部分の位置合わせの期待は当てはまりません。これらのシステムのブラックホールは、宇宙の大変動、つまり巨大な星の崩壊の結果として形成されました。今、私たちはブラックホールがその周りを周回している近くのより軽いコンパニオンスターから物質を引きずっているのを見る。明るい光放射とX線放射は、落下する物質の最後のため息であり、システムから放出された相対論的ジェットからの放射も見ています」と、トゥルク大学の天文学教授であり、出版物。

ブラックホール(ガス状円盤の中心にある小さな黒い点)とコンパニオンスターを含むX線連星システムMAXI J1820 +070のアーティストの印象。 狭いジェットは、軌道の回転軸から大きくずれているブラックホールのスピン軸に沿って向けられます。 Binsimで作成された画像。 クレジット:R。Hynes

これらのジェットを追跡することにより、研究者はブラックホールの回転軸の方向を非常に正確に決定することができました。 その後、コンパニオンスターからブラックホールに落ちるガスの量が減少し始めると、システムは暗くなり、システム内の光の多くはコンパニオンスターから来ました。 このようにして、研究者たちは分光技術を使用して軌道傾斜角を測定することができ、それはたまたま放出物の傾斜角とほぼ一致していました。

「軌道の3D方向を決定するには、さらに、空のシステムの位置角、つまり、空の北の方向に対してシステムがどのように回転するかを知る必要があります。 これは、偏光測定技術を使用して測定されました」とJuriPoutanen氏は言います。

サイエンス誌に発表された結果は、ブラックホールの形成とそのようなシステムの進化の研究に向けて興味深い展望を開きます。そのような極端なミスアライメントは、多くのブラックホールの形成とバイナリ進化のシナリオでは得られないからです。

「軌道軸とブラックホールのスピンの40度以上の違いはまったく予想外でした。 科学者は、ブラックホールの周りの湾曲した時空における物質の振る舞いをモデル化したときに、この違いは非常に小さいと考えることがよくあります。 現在のモデルはすでに非常に複雑であり、新しい発見により、モデルに新しい次元を追加する必要があります」とPoutanen氏は述べています。

参照:Juri Poutanen、Alexandra Veledina、Andrei V. Berdyugin、Svetlana V. Berdyugina、Helen Jermak、Peter G. Jonker、Jari JE Kajava、Iliaによる「X線連星MAXI J1820 +070のブラックホールスピン軌道相互作用」 A. Kosenkov、Vadim Kravtsov、Vilppu Piirola、Manisha Shrestha、Manuel A. Perez Torres、Sergey S. Tsygankov、2022年2月24日、 化学。
DOI:10.1126 / science.abl4679

重要な発見は、トゥルク大学が共同で所有している北欧光学望遠鏡に取り付けられた自社製の偏光測定機器DIPol-UFを使用して行われました。 オーフス大学 デンマークで。

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