Massives X-Ray-Belching Black Hole passt endlich zur kosmischen Theorie

Ein massives schwarzes Loch, das Röntgenstrahlen spuckt und in einem engen Orbital-Tanz um einen riesigen, dunklen Stern eingeschlossen ist, hat schließlich eine gute Ursprünge Geschichte.

Im Gegensatz zu binären Anordnungen, die entstehen, wenn ein riesiger Stern Masse von einem Begleitstern absorbiert, der seinen Kernbrennstoff fast erschöpft hat, könnte sich das riesige schwarze Loch M33 X-7 gebildet haben, weil der Begleiter in diesem Fall noch viel Wasserstoff hatte brennen, nach einer neuen Studie.

Das riesige stellare Schwarze Loch hat das 15,7-fache der Sonnenmasse und umkreist einen noch größeren Stern. was ist 70 mal die Masse der Sonne? einmal alle 3,45 Tage. Andere Röntgen-Binärdateien haben typischerweise stellare schwarze Löcher von 10 Sonnenmassen.

Das Paar befindet sich etwa 2,7 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt in der Galaxie Messier 33.

Die Forscher hatten sich schwer getan, eine befriedigende Erklärung für M33 X-7 unter Verwendung bestehender Modelle von binären Röntgensystemen zu finden.

"Dieses massive schwarze Loch umkreist den massereichsten Stern, der je in dieser Klasse von Systemen entdeckt wurde, und die Umlaufbahn ist im Vergleich zur Größe des Sterns sehr eng", erklärte Studienleiterin Francesca Valsecchi von der Northwestern University gegenüber ProfoundSpace.org. [Galerie: Schwarze Löcher des Universums]

Als weitere Falte ist der Begleitstern viel dunner als üblich für seine Masse.

Wie kann das bestehen?

In einem Modell, das zur Erklärung von M33 X-7 vorgeschlagen wurde, bildet der äußere Stern, nachdem der primäre Stern aus dem Wasserstofftreibstoff ausgeht und sich ausdehnt, eine Hülle, die sowohl ihn als auch seinen Begleiter umfasst.

Aber für einen Stern, der groß genug ist, um ein fast 16 Sonnenmassen Schwarzes Loch zu erzeugen, hätte die Hülle in diesem Fall zur Verschmelzung der beiden Sterne geführt.

Während einige andere vorgeschlagene Modelle die Massen und die enge Umlaufbahn des Systems erklären können, lösen sie nicht das Rätsel um das Röntgenglühen und den Spin des Schwarzen Lochs. Die relative Dunkelheit des Sternenbegleiters des Schwarzen Lochs und ihre elliptische Umlaufbahn waren ebenfalls unerklärt.

Valsecchi und ihre Kollegen hatten eine andere mögliche Geschichte für das Paar.

Black Hole's neue Ursprünge Geschichte

In ihrem Modell stammt die Schwarzloch-Stern-Paarung von einem riesigen Stern? das zukünftige schwarze Loch? fast 100 Mal die Masse unserer Sonne, umkreisen etwa alle drei Tage einen zweiten Stern mit etwa 30 Sonnenmassen.

In einer derart engen Umlaufbahn kann das zukünftige Schwarze Loch beginnen, Masse zu übertragen, während es noch Wasserstoff in Helium verbrennt. Infolgedessen verliert es den größten Teil seiner Wasserstoffhülle (wird ein sogenannter Wolf-Rayet-Stern) und wirft den Rest der Hülle in Form von Sternenwind ab, wodurch sein Heliumkern freigelegt wird.

Sein Begleiter wird dabei wesentlich massiver und wird zum größeren und massiveren der beiden Sterne. Aber es bleibt schwach, weil die hinzugefügte Masse die Rate der nuklearen Reaktionen in seinem Kern nicht drastisch ändert, sagten Forscher.

Schließlich kollabiert der Vorläuferstern unter seiner eigenen Schwerkraft, was zu einem schwarzen Loch führt, und beginnt, den stellaren Wind von seinem Begleiter zu absorbieren, was zu einer starken Röntgenemission führt. Energie, die während des Gravitationskollapses freigesetzt wird, gibt dem Schwarzen Loch einen Kick, der zu einer elliptischen Umlaufbahn führt, und der Spin des Schwarzen Lochs resultiert aus der Drehung des Sterns selbst.

"Es ist ermutigend, unser grundlegendes Verständnis der binären Evolution und der Bildung von schwarzen Löchern bestätigen zu können", sagte Valsecchi, "da es uns erlaubt, unseren physikalischen Modellen zu vertrauen und Vorhersagen für andere Schwarze Löcher zu treffen, die noch entdeckt werden müssen."

Den Forschern zufolge könnten existierende Wolf-Rayet-Binaries, die massive Begleitsterne enthalten, die frühen Stadien des Prozesses darstellen, der zu M33 X-7 führte, was weitere Beweise für das Modell liefert.

Valsecchi sagte, sie und ihre Kollegen untersuchen derzeit die Geschichte eines anderen Röntgen-Binärsystems, das das massivste schwarze Loch enthält, das sich um einen anderen Stern gebildet hat.

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  • Imitation Schwarzes Loch auf der Erde gesehen