NuSTAR виявив загадкове джерело рентгенівських променів

Астрономи, які використовують космічну обсерваторію NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), виявили незвичайне джерело рентгенівського випромінювання в NGC 6946, спіральній галактиці, розташованій на відстані близько 25 мільйонів світлових років.

У 2017 році NuSTAR двічі спостерігав галактику NGC 6946, щоб вивчити нещодавно виявлену наднову. Два спостереження були зроблені з інтервалом в 11 днів.

Надзвичайно яскраве джерело рентгенівських променів - так зване ультрафіолетове джерело рентгенівських променів (ULX) - не було видно під час першого спостереження NuSTAR, але яскраво сяяло на початку другого спостереження через 10 днів.

Пізніше рентгенівська обсерваторія Чандра помітила, що джерело, назване ULX-4, тому що це четвертий ULX, ідентифікований в NGC 6946, зник так само швидко, як і з'явився.

З ULX-4 не було виявлено видимого світла, що, швидше за все, виключає можливість того, що це наднова зірка. «Десять днів - це дуже короткий проміжок часу для появи такого яскравого об'єкта», - говорить астрофізик з Каліфорнійського технологічного інституту Ханна Ерншоу.

"Зазвичай з NuSTAR ми спостерігаємо більш поступові зміни з плином часу, і ми не часто спостерігаємо джерело кілька разів у швидкій послідовності. У цьому випадку нам пощастило зловити джерело, що змінюється надзвичайно швидко, що дуже цікаво ".

Доктор Ерншоу і його колеги досліджували можливість того, що світло виходило від чорної діри, яка поглинає інший об'єкт, такий як зірка.

Якщо об'єкт занадто близько до чорної діри, гравітація може розірвати об'єкт на частини, переносячи уламки на близьку орбіту навколо чорної діри. Матеріал на внутрішньому краї цього знову утвореного диска починає рухатися так швидко, що нагрівається до мільйонів градусів і випромінює рентгенівські промені.

Більшість ULX зазвичай є довгоживучими, тому що вони створені щільним об'єктом, таким як чорна діра, який «харчується» зіркою протягом тривалого періоду часу. Короткоживучі джерела рентгенівського випромінювання, такі як ULX-4, зустрічаються набагато рідше, тому одна драматична подія, така як чорна діра, що швидко руйнує маленьку зірку, може пояснити його спостереження.

Однак ULX-4 може не бути разовою подією, і астрономи досліджували інші можливі пояснення цього об'єкта. Одна можливість полягає в тому, що джерелом ULX-4 є нейтронна зірка.

Нейтронні зірки - надзвичайно щільні об'єкти, що утворилися в результаті вибуху зірки, яка була недостатньо масивною, щоб утворити чорну діру.

Маса, приблизно така ж, як у нашого Сонця, але упакована в об'єкт розміром з місто, нейтронні зірки, подібно чорним дірам, можуть притягувати матеріал і створювати швидкий диск з космічного сміття.

Вони також можуть генерувати ультрафіолетові джерела рентгенівського випромінювання, хоча рентгенівське випромінювання генерується за допомогою процесів, що трохи відрізняються від ULX, створюваних чорними дірами.

Нейтронні зірки генерують магнітні поля настільки сильні, що можуть створювати «колони», які направляють матеріал вниз на поверхню, створюючи при цьому потужне рентгенівське випромінювання. Але якщо нейтронна зірка обертається особливо швидко, ці магнітні поля можуть створити бар'єр, що робить неможливим потрапляння матеріалу на поверхню зірки.

«Це все одно що намагатися стрибнути на карусель, яка обертається зі швидкістю тисячі миль на годину», - каже доктор Ерншоу.

Ефект бар'єру не дозволив би зірці стати яскравим джерелом рентгенівського випромінювання, за винятком тих випадків, коли магнітний бар'єр міг короткочасно коливатися, дозволяючи матеріалу ковзати і падати на поверхню нейтронної зірки.

Це може бути ще одним можливим поясненням раптової появи і зникнення ULX-4. Якби те ж джерело знову загорілося, це могло б підтримати запропоновану гіпотезу.