Linnea Hjalmarsdotter disputerar på svarta hål

Konstnärlig tolkning av en röntgenbinär. Credit: NASA.

Den 11 juni försvarar Linnea Hjalmarsdotter sin doktorsavhandling "Spectral states and accretion geometries in Galactic black hole binaries" vid Helsingfors universitet. Sedan 2005 har hon varit gästforskare i gruppen för högenergiastrofysik vid Stockholms observatorium.

Över hälften av alla stjärnor på natthimlen är egentligen dubbelstjärnesystem. I ett sådant system är två stjärnor gravitationellt bundna till varandra och kretsar kring ett gemensamt centrum. Om de är mycket nära varandra kan de påverka varandras utveckling mycket starkt. Stjärnorna kan deformera varandra och i vissa fall sker massöverföring från den ena stjärnan till den andra. I de fall då en av komponenterna är en utslocknad massiv stjärna som bildat en neutronstjärna eller ett svart hål ger en sådan massöverföring upphov till röntgenstrålning. Sådana system kallas röntgenbinärer. Eftersom svarta hål endast kan påvisas genom sin påverkan på sin omgivning, ger dessa system oss en möjlighet att observationellt påvisa existensen av svarta hål. De extrema miljöer som finns i omgivningen av det svarta hålet - med höga temperaturer, kraftig strålning och stark gravitation - gör att denna typ av system erbjuder möjligheter även att studera fysikaliska processer under förutsättningar som inte kan återskapas på jorden. För att förstå de strålningsprocesser som sker i dessa objekt studerar man den spektrala energifördelningen. Denna säger något om geometrin i närheten av det svarta hålet.

I avhandlingen presenteras studier av två röntgenbinärer innehållandes svarta hål, Cygnus X-1 och GRS 1915+105. Huvuddelen av avhandlingen ägnas dock åt det gåtfulla systemet Cygnus X-3. Genom studier av dess spektrum och hur det varierar görs en tolkning av systemets geometri. Resultaten pekar på att även detta system innehåller ett svart hål, troligen det tyngsta hittills upptäckt i en röntgenbinär i vår galax.