Суперветры в Haro 11 способствуют утечке радиации

Два выдающихся рентгеновских источника X1 и X2 в Haro 11, связанных с областями звездообразования Узлы B и C. Автор: Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449388

Наше новое исследование близлежащей галактики со вспышкой звездообразования Haro 11 показало, что мощные рентгеновские суперветры могут быть ключевым механизмом, позволяющим галактикам испускать ионизирующее излучение, которое, как полагают, играло важную роль в космической реионизации в ранней Вселенной.

В нашем исследовании, опубликованном в журнале Astronomy & Astrophysics, мы рассмотрели подробные рентгеновские данные, полученные с рентгеновской обсерватории Чандра (НАСА) и телескопа XMM-Newton (ЕКА), чтобы изучить рентгеновскую активность Харо 11, который является уникальным источником континуума Лаймана в близлежащей к нам Вселенной.

Такие галактики, как Haro 11, дают нам уникальную возможность изучить физику выхода ионизирующего излучения вблизи. Эти механизмы, вероятно, были центральными для реионизации ранней Вселенной, но их чрезвычайно сложно изучать при высоком красном смещении из-за больших расстояний.

Два источника рентгеновского излучения, две истории

Haro 11 является домом для двух крупных рентгеновских источников — X1 и X2, которые пространственно связаны с массивными областями звездообразования, известными как Узлы B и C. Предполагается, что оба они содержат сверхъяркие рентгеновские источники, и оба они излучают в ионизирующем континууме Лаймана (LyC).

Но любопытно, что рентгеновский источник X2, более слабый рентгеновский источник, пропускает больше излучения LyC, чем более яркий рентгеновский источник X1. Кроме того, рентгеновский источник X1 с более высокой светимостью может содержать аккрецирующий компактный объект, например, черную дыру промежуточной массы.

Для характеристики рентгеновских свойств этих двух источников рентгеновского излучения мы провели детальное спектральное моделирование рентгеновских спектров. Наш анализ показал, что источник рентгеновского излучения X2, который пропускает больше излучения LyC, демонстрирует значительно более низкое поглощающее вещество на линии прямой видимости — примерно в 10 раз меньше, чем у более яркого источника рентгеновского излучения X1.

Эти данные указывают на то, что X2 меньше покрыта газом и пылью, возможно, из-за действия сильных суперветров, генерируемых интенсивным звездообразованием и кластерными сверхновыми. Эти потоки потенциально могут образовывать полости в межзвездной среде, открывая каналы для выхода фотонов LyC.

Линии эмиссии ионов H-подобных и He-подобных, предложенные с помощью анализа главных компонент рентгеновских источников X1 и X2 в Haro 11. Автор: Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449388

Маршрут эвакуации с использованием сверхветра?

Для исследования спектральной изменчивости рентгеновских источников X1 и X2 мы выполнили анализ главных компонент (PCA) — метод линейного снижения размерности, который разлагает различные режимы спектральных и временных изменений.

PCA часто используется в предварительной обработке данных для добычи данных и машинного обучения. Наш анализ показал различные паттерны эмиссии с пиками на уровнях энергии, соответствующих линиям ионов H-like и He-like, например, у магния и кремния, что указывает на горячие, ионизированные газовые потоки.

Эти сигнатуры отражают то, что наблюдалось в других сверхветрах, вызванных вспышками звездообразования, например, в галактике Сигара (Мессье 82) и галактике Скульптор (NGC 253).

Мы считаем, что наблюдаемые рентгеновские вариации в рентгеновских источниках X1 и X2, вероятно, связаны с этими суперветрами, вызванными вспышками звездообразования, что облегчает утечку ионизирующего излучения из галактики. Настоящее исследование является первым случаем, когда мы статистически связали рентгеновскую изменчивость с оттоками, вызванными вспышками звездообразования, и утечкой LyC в Haro 11.

Это подтверждает идею о том, что обратная связь от звездных ветров и сверхновых может играть важную роль в формировании галактических каналов, облегчая выход ионизирующих фотонов.

Последствия для космической реионизации

Наши результаты подтверждают растущее количество доказательств того, что суперветры и оттоки, вызванные обратной связью, играют важную роль в том, что молодые компактные галактики могут выпустить излучение континуума Лаймана. Считается, что именно этот процесс способствовал космической реионизации межгалактической среды через миллиард лет после Большого взрыва.

Хотя прямые рентгеновские наблюдения ранних галактик с большим красным смещением остаются сложной задачей из-за их удаленности и слабости, местные аналоги, такие как Haro 11, предлагают мощный источник информации.

Наше исследование также подчеркивает необходимость более подробных и четких рентгеновских наблюдений для выявления слабых линий излучения и лучшего понимания того, как взаимодействуют горячая плазма, ионизирующее излучение и окружающая межзвездная среда.

Эта история является частью Science X Dialog, где исследователи могут сообщать о результатах своих опубликованных исследовательских статей. Посетите эту страницу для получения информации о Science X Dialog и о том, как принять участие.

Больше информации: A. Danehkar et al, Disentangling the X-ray variability in the Lyman continuum emitter Haro 11, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449388