Обнаружен новый класс космических рентгеновских источников

Изображение художником классического извержения новой звезды. Автор: Кшиштоф Улачик / Астрономическая обсерватория Варшавского университета.

Международная группа астрономов, возглавляемая исследователями из Астрономической обсерватории Варшавского университета, выявила новый класс источников космического рентгеновского излучения. Результаты исследования были опубликованы в Astrophysical Journal Letters.

Большинство людей сталкиваются с рентгеновскими лучами во время визитов к врачу, когда они используются для получения изображений костей или диагностики заболеваний легких. Эти рентгеновские лучи генерируются с использованием искусственных источников.

Однако не все знают, что небесные объекты также могут испускать рентгеновское излучение. «Некоторые космические явления естественным образом порождают рентгеновские лучи», - объясняет доктор Пшемек Мроз, ведущий автор исследования. "Например, рентгеновские лучи могут быть вызваны горячим газом, падающим на компактные объекты, такие как белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. Рентгеновские лучи также могут генерироваться замедляющими заряженными частицами, такими как электроны."

Исследователи обнаружили группу из 29 необычных объектов в Магеллановых облаках, двух близлежащих галактиках-спутниках Млечного Пути. Эти объекты продемонстрировали неожиданное поведение: они демонстрировали длительные (обычно несколько месяцев) вспышки, в течение которых их яркость увеличивалась в 10-20 раз по сравнению с обычной яркостью. В то время как некоторые из этих объектов демонстрировали повторяющиеся вспышки каждые несколько лет, другие вспыхивали только один раз за период наблюдения.

Команда обнаружила эти объекты, проанализировав данные, собранные за более чем 20 лет в ходе эксперимента по оптическому гравитационному линзированию (OGLE), проведенного астрономами из Варшавского университета.

Один из обнаруженных объектов, названный OGLE-mNOVA-11, начал извергаться в ноябре 2023 года, предоставив уникальную возможность для детального изучения.

"Мы наблюдали эту звезду с помощью южноафриканского большого телескопа (SALT), одного из крупнейших телескопов в мире", - говорит доктор Мроз. "В ее оптическом спектре были обнаружены признаки ионизированных атомов гелия, углерода и азота, что указывает на чрезвычайно высокие температуры".

Звезда также наблюдалась обсерваторией Neil Gehrels Swift, которая обнаружила рентгеновские лучи, соответствующие температуре 600 000 градусов по Цельсию. Учитывая, что OGLE-mNOVA-11 находится на расстоянии более 160 000 световых лет, ее яркость более чем в 100 раз превышает яркость Солнца.

Необычные свойства объекта очень напоминали другую систему, получившую название ASASSN-16oh, обнаруженную в 2016 году автоматизированным исследованием сверхновых All Sky Automated Survey for SuperNovae.

"Мы считаем, что OGLE-mNOVA-11, ASASSN-16oh и другие 27 объектов образуют новый класс источников кратковременного рентгеновского излучения", - говорит доктор Мроз. "Мы назвали их миллиновыми, поскольку их пиковая яркость примерно в тысячу раз ниже, чем у классических новых".

Считается, что миллиновые представляют собой двойные звездные системы, состоящие из двух объектов, обращающихся вокруг друг друга с периодом обращения в несколько дней. Белый карлик — плотный остаток некогда массивной звезды - вращается вокруг звезды—субгиганта, которая исчерпала запасы водорода в своем ядре и расширилась. Близость двух звезд позволяет материалу перетекать из субгиганта в белый карлик.

Источник рентгеновского излучения остается загадкой, но ученые предложили два возможных объяснения. Согласно одному из сценариев, рентгеновские лучи могут образовываться, когда вещество субгиганта падает на поверхность белого карлика, высвобождая энергию.

В качестве альтернативы, рентгеновское излучение может быть результатом термоядерного взрыва на поверхности белого карлика. По мере накопления материала на белом карлике происходит воспламенение водорода, что приводит к термоядерному взрыву, но недостаточно сильному для выброса материала.

Если последняя гипотеза верна, то миллионные звезды могут играть решающую роль в астрофизике. По мере увеличения массы белого карлика она может в конечном итоге достичь критического порога (около 1,4 массы Солнца), после чего он может взорваться как сверхновая типа Ia.

Астрономы используют сверхновые типа Ia в качестве стандартных свечей для измерения космических расстояний. В частности, наблюдения сверхновых типа Ia привели к открытию ускоряющегося расширения Вселенной, за которое в 2011 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Однако точные прародители сверхновых типа Ia остаются неизвестными.

Статья является результатом сотрудничества ученых из астрономической обсерватории Варшавского университета и исследователей, в частности, из Университета Саутгемптона, Университета Лестера (Великобритания), Университета Кейптауна и Университета Свободного государства (Южная Африка).

Больше информации: Пшемек Мроз и др., Millinovae: Новый класс нестационарных сверхмягких рентгеновских источников без классического извержения новой, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad969b

Источник: University of Warsaw