Czarna dziura w małomasywnym rentgenowskim układzie podwójnym

Gromada kulista 47 Tucanae na zdjęciu z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a

Gromada kulista to z grubsza sferyczny zbiór gwiazd (nawet kilku milionów) związanych ze sobą grawitacyjnie. Tego typu gromady zazwyczaj znajdujemy w zewnętrznych obszarach galaktyk.  Małomasywne, rentgenowskie układu podwójne (LMXB, ang. low-mass X-ray binary) to układy, w których jednym składnikiem jest kompaktowy obiekt (gwiazda neutronowa lub czarna dziura), który karmi się materią ze swojego gwiezdnego sąsiada.

Astronomowie już dawno zauważyli, że znacznie częściej LMXB znajduje się w gromadach kulistych aniżeli w innych częściach galaktyki. Nadwyżka ta wiązana jest z dużym zagęszczeniem gwiazd w gromadach.

Wewnątrz galaktyki większość LMXB powstaje gdy układy podwójne starzeją się i ewoluują, jednak w gromadach kulistych większość LMXB powstaje wskutek przechwycenia blisko przechodzącej gwiazdy przez obiekt kompaktowy.

W gromadach znajduje się wiele gwiazd neutronowych, jednak czarne dziury powstające w tym gęstym od gwiazd otoczeniu powinny albo przemieszczać się ku centrum gromady lub zostać grawitacyjnie wyrzucone z gromady tuż po tym jak powstaną. Faktycznie wszystkie LMXB obserwowane w gromadach kulistych składają się z normalnej gwiazdy i gwiazdy neutronowej.

Javier Garcia, astronom z Harvardu (CfA) jest członkiem zespołu badającego LMXB w gromadzie kulistej 47 Tuc. Naukowcy odkryli jeden obiekt tego typu – nazwany później X9 – który wydaje się zawierać czarną dziurę, a jeżeli interpretacja wyników jest prawidłowa, to X9 byłby pierwszym tego typu przypadkiem odkrytym w naszej Galaktyce.

Zespół wykonał jednoczesne obserwacje tego źródła za pomocą obserwatorium Chandra, NuSTAR oraz Australia Compact Array i przeanalizował archiwalne zestawy danych do wykrycia dwudziestoośmiominutowej modulacji sygnału emitowanego przez X9 – takiego jaki mógłby pochodzić od czarnej dziury o masie Słońca, wokół której krąży biały karzeł o masie 0,02 masy Słońca. Owo źródło charakteryzuje się także innymi nietypowymi cechami, m.in. okresem precesji równym 6,8 dni oraz stosunkowo wysokim tempem transferu masy jak na LMXB wynoszącym około siedmiu milionowych części masy Ziemi rocznie.

Źródło: CfA