Stockholms universitet

Ett svart hål som snurrar på snedden

Forskare har för första gången kunnat skapa sig en tredimensionell bild av en röntgenbinär, ett system där ett svart hål och en stjärna kretsar kring varandra. De blev förvånade när de upptäckte att lutningen på rotationsaxeln för det svarta hålet skiljer sig mycket, hela 40 grader, från axeln i systemets omloppsbana. Resultatet publiceras i dag i tidskriften Science.

Röntgenbinär med ett svart hål.
Illustration som visar hur en röntgenbinär med ett svart hål (den lilla pricken i mitten av ansamlingsskivan) skulle kunna se ut. Jetstrålen som är riktad längs det svarta hålets rotationsaxel skiljer sig mycket från omloppsbanans rotationsaxel. Bilden är skapad med Binsim (R. Hynes).

– Det här är första gången vi har fått fram hur en röntgenbinär är tredimensionellt orienterad i rymden. Sådana här system befinner sig så långt från oss och är så små att inget teleskop kan avbilda dem, säger Alexandra Veledina, forskare vid Nordita, Nordiska institutet för teoretisk fysik, vid Stockholms universitet och KTH.

Alexandra Veledina och hennes forskarkollegor har undersökt systemet MAXI J1820+070 som består av en stjärna och ett svart hål som kretsar kring varandra. När forskarna väl kunde mäta omloppsbanans orientering upptäckte de att stjärnan som matar det svarta hålet med materia roterar runt det i ett helt annat plan jämfört med det svarta hålets egen rotationsaxel. De blev förvånade eftersom de trodde att dubbelsystem skulle snurra ungefär som två skridskoåkare som gör en parpiruett på is. I stället påminner systemet mer om när en konståkare lyfter sin partner från isen och roterar henne diagonalt i luften samtidigt som han själv gör en piruett.

– Lutningen gör att systemet blir mer komplext. Materia som virvlar in mot ett svart hål med en lutande rotationsaxel beter sig helt annorlunda jämfört med när det svarta hålets rotation är i linje med omloppsaxeln, säger Alexandra Veledina.

Magnus Axelsson, Stockholms universitet, forskar också om svarta hål men har inte medverkat i just den här studien:
– Resultatet har direkt betydelse för några av de viktigaste frågeställningar vi har om röntgenbinärer, som mätning av det svarta hålets rotation, och hur materia beter sig nära ett svart hål. Studien visar hur viktigt det är att kombinera all tillgänglig information för att förstå vad det är vi observerar.

 

Forskningsartikeln

Black hole spin–orbit misalignment in the x-ray binary MAXI J1820+070 av Juri Poutanen et al publiceras i Science 25 februari 2022.

 

Röntgenbinärer

I ett dubbelstjärnesystem kan en av stjärnorna i slutet av sitt liv kollapsa och bilda ett svart hål, och dubbelstjärnesystemet blir då en röntgenbinär som består av en stjärna och ett svart hål. Det svarta hålet drar till sig materia från den kvarvarande stjärnan. Materian bildar en ansamlingsskiva som ligger i systemets rotationsplan. När materia från skivan faller in mot det svarta hålet utstrålar den ljus och stark röntgenstrålning, som gett upphov till namnet röntgenbinär. En liten del materia slungas samtidigt ut från systemet som jetstrålar med en hastighet nära ljusets och avger radiostrålning som går att mäta.

 

Nordita (Nordiska institutet för teoretisk fysik)

Nordita är ett nordiskt forskningsinstitut som finansieras av Nordiska ministerrådet, Vetenskapsrådet och de två värduniversiteten Stockholms universitet och KTH.
nordita.org (på engelska)