|
Неожиданная разница между ветрами мертвых звезд
|
|
|
|
Миссия по рентгеновской визуализации и спектроскопии (XRISM) обнаружила неожиданную разницу между мощными ветрами, исходящими от диска вокруг нейтронной звезды, и ветрами, исходящими от вещества, вращающегося вокруг сверхмассивных черных дыр. Удивительно плотный ветер, дующий из звездной системы, бросает вызов нашему пониманию того, как такие ветры формируются и приводят к изменениям в окружающей среде. Подробности опубликованы в Nature.
|
|
|
|
25 февраля 2024 года XRISM с помощью своего прибора "Resolve" рассмотрел нейтронную звезду GX13+1, сгоревшее ядро некогда более крупной звезды. GX13+1 - яркий источник рентгеновского излучения. Рентгеновские лучи исходят от диска горячего вещества, известного как аккреционный диск, который постепенно опускается по спирали и попадает на поверхность нейтронной звезды.
|
|
|
|
Такие притоки также усиливают оттоки, которые влияют на космическую среду и преобразуют ее. Тем не менее, детали того, как образуются эти потоки, остаются предметом продолжающихся исследований. Вот почему XRISM наблюдал GX13+1.
|
|
|
|
Учитывая беспрецедентную решимость использовать энергию поступающих рентгеновских фотонов, команда XRISM ожидала увидеть такие детали, каких еще никогда не было.
|
|
|
|
"Когда мы впервые увидели множество деталей в полученных данных, мы почувствовали, что наблюдаем результат, который меняет правила игры", - говорит Маттео Гуайнацци, научный сотрудник проекта ESA XRISM. "Для многих из нас это было осуществлением мечты, к которой мы стремились десятилетиями".
|
|
|
|
|
|
|
Такие космические ветры — это нечто гораздо большее, чем научные курьезы, - это ветры, которые приводят к космическим изменениям.
|
|
|
|
Они также появляются из систем сверхмассивных черных дыр, расположенных в центрах галактик, и могут вызывать образование звезд, вызывая коллапс гигантских молекулярных облаков, или могут останавливать звездообразование, нагревая и разрывая эти облака на части. Астрономы называют это "обратной связью", и она может быть настолько мощной, что ветры из сверхмассивной черной дыры могут контролировать рост всей родительской галактики.
|
|
|
|
Поскольку механизмы, генерирующие ветры из сверхмассивных черных дыр, могут быть в корне такими же, как и те, что действуют вокруг GX13+1, команда решила рассмотреть GX13 +1, потому что она ближе и, следовательно, выглядит ярче, чем другие разновидности сверхмассивных черных дыр, а это означает, что ее можно изучить более подробно.
|
|
|
|
Это был сюрприз. За несколько дней до того, как должны были состояться их наблюдения, GX13+1 неожиданно стала ярче, достигнув или даже превысив теоретический предел, известный как предел Эддингтона.
|
|
|
|
Принцип, лежащий в основе этого ограничения, заключается в том, что чем больше вещества попадает на компактный объект, такой как черная дыра или нейтронная звезда, тем больше энергии высвобождается. Чем быстрее высвобождается энергия, тем большее давление она оказывает на другой падающий материал, выталкивая его обратно в космос. В пределе Эддингтона количество производимого света высокой энергии, по сути, достаточно, чтобы превратить почти всю падающую материю в космический ветер.
|
|
|
|
И Ресолв случайно наблюдал за GX13+1, когда произошло это ошеломляющее событие.
|
|
|
|
"Мы не смогли бы запланировать это, даже если бы попытались", - сказал Крис Доун (Chris Done) из Университета Дарема, Великобритания, ведущий исследователь исследования. "Система снизила примерно вдвое максимальную мощность излучения до гораздо более интенсивной, создав ветер, который был сильнее, чем мы когда-либо видели раньше".
|
|
|
|
Но, как ни странно, скорость ветра не соответствовала ожиданиям рентгенологов. Скорость оставалась на уровне около 1 миллиона км/ч. Хотя по любым земным меркам это явление быстрое, оно явно слабое по сравнению с космическими ветрами, возникающими вблизи предела Эддингтона вокруг сверхмассивной черной дыры. В такой ситуации скорость ветра может достигать 20-30% скорости света, то есть более 200 миллионов км/ч.
|
|
|
|
"Меня до сих пор удивляет, насколько "медленный" этот ветер, - говорит Крис, - а также то, насколько он густой. Это все равно что смотреть на солнце сквозь пелену тумана, который надвигается на нас. Когда туман густой, все становится более тусклым".
|
|
|
|
Это было не единственное различие, которое заметила команда. Ранее рентгеновская съемка показала ветер из сверхмассивной черной дыры на границе Эддингтона. Там ветер был сверхбыстрым и порывистым, тогда как в GX13+1 ветер медленный и плавный.
|
|
|
|
"Ветры были совершенно разными, но они исходили из систем, которые примерно одинаковы с точки зрения предела Эддингтона. Итак, если эти ветры действительно создаются только за счет радиационного давления, почему они такие разные?" - спрашивает Крис.
|
|
|
|
Команда предположила, что все дело в температуре аккреционного диска, который образуется вокруг центрального объекта. Вопреки здравому смыслу, у сверхмассивных черных дыр, как правило, температура аккреционных дисков ниже, чем у дисков вокруг двойных систем звездной массы с черными дырами или нейтронными звездами.
|
|
|
|
Это связано с тем, что аккреционные диски вокруг сверхмассивных черных дыр больше. Они также более светящиеся, но их мощность распространяется на большую площадь — вокруг большой черной дыры все больше. Итак, типичным видом излучения, испускаемого аккреционным диском сверхмассивной черной дыры, является ультрафиолет, который несет меньше энергии, чем рентгеновские лучи, испускаемые аккреционными дисками двойных звезд.
|
|
|
|
Поскольку ультрафиолетовый свет взаимодействует с веществом гораздо легче, чем рентгеновские лучи, Крис и ее коллеги предполагают, что это может более эффективно воздействовать на материю, создавая более быстрые ветры, наблюдаемые в системах с черными дырами.
|
|
|
|
Если это так, то открытие обещает изменить наше понимание того, как энергия и материя взаимодействуют в некоторых из самых экстремальных сред во Вселенной, предоставляя более полное представление о сложных механизмах, которые формируют галактики и управляют космической эволюцией.
|
|
|
|
"Беспрецедентное разрешение рентгеновского телескопа XRISM позволяет нам исследовать эти объекты — и многие другие — с гораздо большей детализацией, прокладывая путь к созданию рентгеновского телескопа нового поколения с высоким разрешением, такого как NewAthena", - говорит Камиль Диез, научный сотрудник ЕКА.
|
|
|
|
Источник
|
