Чёрная дыра в системе GX 339-4 во время вспышки 2021 года вела себя как актриса, меняющая костюмы между сценами. В жёстком состоянии она надевала сразу две короны: горячую и разреженную, а поверх неё — тёплую и плотную. В мягком состоянии оставалась только горячая корона.
Астрономы смотрели на дыру одновременно тремя рентгеновскими телескопами: NuSTAR, NICER и Insight-HXMT. Они измеряли, как светится диск вокруг дыры. Оказалось, что если считать только одну горячую корону, диск в жёстком состоянии выглядит в десять раз меньше, чем в мягком. Это противоречит устоявшемуся мнению, что в жёстком состоянии диск должен быть больше.
Но когда добавили вторую, тёплую корону, размеры диска встали на свои места. В жёстком состоянии диск оказался больше, чем в мягком, как и предсказывает теория. Тёплая корона работает как полупрозрачная вуаль, которая прячет часть света от диска.
Получается, что в жёстком состоянии у чёрной дыры двойная корона: горячая снаружи и тёплая внутри. В мягком состоянии тёплая корона исчезает, остаётся только горячая. Это похоже на смену гардероба: на выход надевается и пальто, и пиджак, а дома остаётся только пиджак.
Такая двойная корона объясняет, почему раньше астрономы путались в размерах диска. Без тёплой короны диск казался меньше, чем был на самом деле. С ней всё встаёт на свои места. Значит, при изучении жёстких состояний чёрных дыр обязательно нужно учитывать тёплую корону.
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.08917
We present a broadband spectral analysis of the black hole X-ray binary GX 339-4 during its 2021 outburst, covering both hard and soft spectral states. Using simultaneous observations from NuSTAR, NICER, and Insight-HXMT, we investigate the evolution of the accretion disk with a focus on the disk normalization derived from the diskbb component, which serves as a proxy for the apparent inner disk radius. In the standard single Comptonization model, the disk normalization in the hard state is more than an order of magnitude lower than in the soft state ($$\sim$$0.3$$\times$$10$$^3$$ vs. $$\sim$$3.0$$\times$$10$$^3$$). This result contradicts the widely accepted view that the disk radius is smaller in the soft state than in the hard state. By incorporating an additional warm Comptonization component, the disk normalization in the hard state increases to values ($$\gtrsim 10^4$$) exceeding those in the soft state ($$\sim 10^3$$), yielding results consistent with a physically truncated, cooler accretion disk. The results of this work support the presence of a dual-corona geometry in the hard state, comprising both a hot, optically thin corona and a warm, optically thick corona, while the soft state spectrum is well described by a single hot Comptonization component alone. Our findings emphasize the importance of including a warm corona in hard-state spectra, as it leads to a more physically consistent picture of the accretion geometry across spectral states.
Температура горячей короны вокруг чёрной дыры может достигать миллиарда градусов — это в сотни раз горячее, чем в центре Солнца.
В фильме «Интерстеллар» чёрная дыра Гаргантюа показана с ярким аккреционным диском, но без намёка на двойную корону, которую увидели астрономы у GX 339-4.