Massiv röntgenrörande svart hål passar slutligen kosmisk teori

Ett massivt svart hål som spionerar röntgenstrålar och låses i en stram omloppsdans runt en stor dimstjärna har äntligen en bra historia.

Till skillnad från binära uppställningar som resulterar när en jätte stjärna absorberar massa från en följeslagare som nästan har uttömt sitt kärnbränsle kunde det enorma svarta hålet M33 X-7 ha bildats, eftersom det i det här fallet fortfarande fanns gott om väte till väte till bränna, enligt en ny studie.

Det enorma stjärnformiga svarta hålet? Har 15,7 gånger solens massa och kretsar en ännu större stjärna? vilket är 70 gånger solens massa? en gång var 3,45 dagar. Andra röntgenbinarier har typiskt stella svarthål med 10 solmassor.

Paret ligger cirka 2,7 miljoner ljusår från jorden i galaxen Messier 33.

Forskare hade varit hårt pressade för att komma med en tillfredsställande förklaring till M33 X-7 med existerande modeller av binära röntgensystem.

"Det här massiva svarta hålet kretsar kring den mest massiva stjärnan som någonsin upptäckts i den här klassen av system, och banan är väldigt tight jämfört med stjärnans storlek", berättade studiechef Francesca Valsecchi från Northwestern University på ProfoundSpace.org. [Galleri: Universella svarta hål]

Som en ytterligare rynka är följeslagern mycket mörkare än vanligt för sin massa.

Hur kan det här finnas?

I en modell som föreslås för att förklara M33 X-7, efter att den primära stjärnan börjar rinna ut ur vätebränsle och expandera, bildar den yttre regionen ett kuvert som omfattade både det och dess följeslagare.

Men för en stjärna, som är tillräckligt stor för att generera ett nästan svart solhål i svart massa, som i detta fall skulle kuvertet ha lett till sammanslagningen av de två stjärnorna.

Medan några andra föreslagna modeller kan redogöra för massorna och den snabba banan i systemet, löser de inte mysteriet om det svarta hålets röntgenglöd och spinn. Den svarta hålens stjärnkompaniens relativa dimma och deras elliptiska bana var också oförklarliga.

Valsecchi och hennes kollegor kom med en annan historia för paret.

Svart håls nya ursprungshistoria

I deras modell härstammar den svarta hålstjärnsparingen från en jätte stjärna? det framtida svarta hålet? nästan 100 gånger solens massa, cirkulerar en andra stjärna på cirka 30 solmassor var tredje dag eller så.

I en så snäv bana kan det framtida svarta hålet börja överföra massa medan det fortfarande brinner väte i helium. Som ett resultat förlorar det mesta av sitt vätehölje (blir en så kallad Wolf-Rayet-stjärna) och kasta resten av? Kuvertet i form av stjärnvind och exponerar sin heliumkärna.

Dess följeslagare blir mycket mer massiv i processen, blir den större och mer massiva av de två stjärnorna. Men det förblir svagt eftersom den tillförda massan inte dramatiskt förändrar kärnreaktionshastigheten i sin kärna, sa forskare.

Slutligen kollapsar progenitorstjärnan under sin egen gravitation, vilket ger ett svart hål och börjar absorbera stjärnvind från sin följeslagare vilket leder till kraftig röntgenutsläpp. Energi som frigörs under gravitationskollapten ger en spark till det svarta hålet som leder till en elliptisk omlopp, och det svarta hålets snurrning är resultatet av själva stjärnans rotation.

"Det är uppmuntrande att få bekräftelse på vår grundläggande förståelse för binär utveckling och svarthålbildning, säger Valsecchi", eftersom det låter oss lita på våra fysiska modeller och göra förutsägelser för andra svarta hålsystem som ännu inte ska upptäckas. "

Enligt forskarna kan befintliga Wolf-Rayet-binärer innehållande massiva följeslagare representera de tidiga stadierna av processen som ledde till M33 X-7, vilket gav ytterligare bevis för modellen.

Valsecchi sa att hon och hennes kollegor undersöker för närvarande historien om ett annat röntgenbinary system som innehåller det mest massiva svarta hålet som har bildat sig runt en annan stjärna.

  • Galleri - Universella svarta hål
  • Video Show: Den svarta hålet som gjorde det möjligt
  • Imitation Black Hole Seen On Earth