Астрономы открыли скрытый сверхяркий источник рентгеновского излучения

Вид на черную дыру в рентгеновской двойной системе. Рентгеновские лучи отражаются от внутренней поверхности мощного истечения, окружающего отверстие. Автор: Alexander Mushtukov

Астрономы обнаружили, что хорошо известная рентгеновская двойная система, точная природа которой до сих пор оставалась загадкой для ученых, на самом деле является скрытым сверхярким источником рентгеновского излучения. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Рентгеновские двойные системы — это интригующие системы, состоящие из двух небесных тел: обычной звезды и компактного мертвого объекта, такого как черная дыра или нейтронная звезда, которая высасывает вещество из своего звездного компаньона. На данный момент в нашей галактике обнаружено несколько сотен таких источников. Когда дело доходит до самых мощных явлений во Вселенной, выделение гравитационной энергии в рентгеновских двойных системах выделяется как высокоэффективный процесс.

Среди первых рентгеновских двойных систем, обнаруженных в космосе, — система Лебедь Х-3. С начала 1970-х годов эта двойная система была известна своей способностью на короткое время возникать как один из самых интенсивных радиоисточников, однако через несколько дней она тускнеет или вообще исчезает. Эта своеобразная особенность стимулировала ранние попытки, координируемые телефонными звонками, по объединению астрономических наблюдений по всему миру.

Уникальное поведение системы во время этих кратковременных высокоэнергетических событий, контрастирующее с ее «нормальной» природой, привело к тому, что Р.М. Хьельминг в 1973 году окрестил ее «астрономической загадкой Лебедя X-3». Многочисленные усилия были направлены на то, чтобы с тех пор понимая его природу.

Прорыв в разгадке этой загадки был достигнут благодаря изучению этой системы с помощью спутника Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), который был запущен НАСА в декабре 2021 года. По словам Александры Велединой, научного сотрудника Академии Университета Турку из Финляндии и ведущему автору исследования, использование рентгеновского поляризованного зрения позволило лучше понять конфигурацию материи, окружающей компактный объект в непосредственной близости от черной дыры.

"Мы обнаружили, что компактный объект окружен оболочкой из плотного, непрозрачного вещества. Свет, который мы наблюдаем, представляет собой отражение от внутренних стенок воронки, образованных окружающим газом, и напоминает чашку с зеркальной внутренней частью", - объясняет Веледина..

Это открытие привело к идентификации Лебедя X-3 как представителя класса сверхярких источников рентгеновского излучения (ULX), которые поглощают вещество с такой гигантской скоростью, что значительная часть падающего материала не помещается внутрь. горизонт событий, а скорее выплевывается из системы.

«ULX обычно наблюдаются как светящиеся пятна на изображениях далеких галактик, причем их излучение усиливается за счет фокусирующего эффекта окружающей воронки компактного объекта, действуя подобно мегафону», — уточняет Юри Путанен, профессор кафедры физики и астрономии Университета Турку и соавтор исследования.

«Однако из-за огромных расстояний до этих источников, в тысячи раз превышающих пролет Млечного Пути, они кажутся рентгеновским телескопам относительно тусклыми. Наше открытие теперь выявило яркий аналог этих далеких ULX, находящихся в нашей собственной галактике.."

Исследователи полагают, что это важное открытие знаменует собой новую главу в исследовании этого необычного космического источника, открывая возможность для более глубокого изучения экстремального потребления материи.

Больше информации: Alexandra Veledina et al, Cygnus X-3 revealed as a Galactic ultraluminous X-ray source by IXPE, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02294-9

Источник: University of Turku