Homer Simpson akan sedih: pemerhatian baru-baru ini mengenai sistem binari lubang hitam dan bintang pendampingnya telah menunjukkan pengunduran cakera penambahan berbentuk donat di sekitar lubang hitam. ‘Donat’ yang menyusut ini dilihat pada pengamatan sistem binari GX 339-4, sistem yang terdiri dari bintang yang serupa massa dengan Matahari, dan lubang hitam sepuluh massa suria.
Ketika lubang hitam memakan gas yang keluar dari bintang yang mengorbit, perubahan aliran gas menghasilkan ukuran yang berbeza dalam cakera jirim yang menumpuk di sekitar lubang hitam dalam bentuk torus. Untuk pertama kalinya, perubahan ukuran cakera ini telah diukur, menunjukkan betapa kecilnya donat.
GX-339-4 terletak 26,000 tahun cahaya di buruj Ara. Setiap 1.7 hari dalam sistem, bintang mengorbit di sekitar lubang hitam yang lebih besar. Sistem ini, dan lain-lain yang menyukainya, menunjukkan aktiviti sinar-X yang berkala apabila gas yang dicuri dari bintang oleh lubang hitam dipanaskan di cakera penambahan yang menumpuk di sekitar lubang hitam. Selama tujuh tahun kebelakangan ini, sistem ini mempunyai empat ledakan bertenaga dalam tujuh tahun terakhir, menjadikannya sistem lubang hitam / bintang yang cukup aktif.
Bahan yang jatuh ke dalam lubang membentuk jet foton dan gas yang sangat bertenaga, salah satunya menunjuk ke arah Bumi. Jet inilah yang diamati oleh sekumpulan ahli astronomi antarabangsa menggunakan balai cerdas Suzaku X-ray, yang dikendalikan bersama oleh Japan Aerospace Exploration Agency dan NASA, dan satelit X-ray Timing Explorer NASA. Hasil pemerhatian mereka diterbitkan dalam terbitan 10 Disember Surat Jurnal Astrofizik.
Walaupun sistem ini samar ketika mereka mengukur dengan teleskop, sistem ini menghasilkan jet sinar-X yang stabil. Pasukan ini mencari tandatangan garis spektrum sinar-X yang dihasilkan oleh pendarfluor atom besi di dalam cakera. Graviti yang kuat dari lubang hitam mengalihkan tenaga sinar-X yang dihasilkan oleh besi, meninggalkan garis spektrum khas. Dengan mengukur garis spektrum ini, mereka dapat menentukan dengan keyakinan yang tinggi ukuran cakera yang menyusut.
Inilah cara penyusutan: bahagian cakera yang lebih dekat dengan lubang hitam lebih padat apabila terdapat lebih banyak gas yang mengalir keluar dari bintang yang menyertainya. Tetapi apabila aliran ini dikurangkan, bahagian dalam cakera menjadi panas dan menguap. Semasa tempoh paling terang output lubang hitam, cakera dikira berada dalam jarak kira-kira 30 km (20 batu) dari cakrawala peristiwa lubang hitam, sementara selama tempoh cahaya yang lebih rendah, cakera mundur lebih besar dari 27 kali lebih jauh, atau ke 1.000 km (600 batu) dari pinggir lubang hitam.
Ini mempunyai implikasi penting dalam kajian bagaimana lubang hitam membentuk jet mereka; walaupun cakera penambahan menguap dekat dengan lubang hitam, jet ini tetap pada output yang stabil.
John Tomsick dari Makmal Sains Angkasa di University of California, Berkeley mengatakan dalam siaran akhbar NASA, "Ini tidak memberitahu kita bagaimana jet terbentuk, tetapi ia memberitahu kita bahawa jet dapat dilancarkan walaupun ketika pertambahan kepadatan tinggi aliran jauh dari lubang hitam. Ini bermaksud bahawa aliran penumpukan berketumpatan rendah adalah bahan yang paling penting untuk pembentukan jet stabil dalam sistem lubang hitam. "
Baca versi pra-cetak surat pasukan. Sekiranya anda mahukan lebih banyak maklumat mengenai bagaimana sinar-X dari cakera di sekitar lubang hitam dapat membantu menentukan bentuk dan putarannya, lihat artikel dari Space Magazine dari tahun 2003, Besi Dapat Membantu Menentukan apakah Lubang Hitam Berputar.
Sumber: Siaran akhbar NASA / Suzaku
