Новый источник рентгеновского излучения в звездном скоплении Млечного Пути смутил астрономов. Каково наиболее вероятное объяснение необычных свойств этого источника?
Что происходит в ночном небе
В декабре 2020 года прибор «Монитор рентгеновского изображения всего неба» (MAXI) зафиксировал новый источник рентгеновского излучения с пункта наблюдения на Международной космической станции . Хотя источник — MAXI J1848-015 — находился слишком близко к Солнцу, чтобы телескопы могли его наблюдать, массив ядерных спектроскопических телескопов (NuSTAR) смог провести дальнейшие наблюдения через несколько дней после обнаружения источника, а затем через неделю.
Наблюдения показали, что источник внезапно вспыхнул и через пять дней начал затухать. Какой астрофизический объект вызвал эту короткую вспышку? Команда под руководством Шона Пайка (Калифорнийский технологический институт) провела углубленный анализ рентгеновского спектра объекта, чтобы ответить на этот вопрос.
Рентгеновское исследование
Пайк и его коллеги обнаружили, что во время вспышки в излучении источника преобладали мягкие низкоэнергетические рентгеновские лучи с пиковой интенсивностью около 5 килоэлектронвольт (кэВ). Через неделю, когда взрыв прекратился, появилось более жесткое высокоэнергетическое рентгеновское излучение, и, хотя источник в целом был слабее, пик его излучения составлял от 20 до 30 кэВ. Этот переход от мягкого и яркого излучения к жесткому и слабому излучению типичен для рентгеновских двойных систем — систем, содержащих компактный объект, такой как нейтронная звезда или черная дыра , аккрецирующая материя от звезды-компаньона.
Авторы смоделировали спектры, полученные в состояниях мягкого и жесткого излучения, и нашли дополнительные доказательства бинарного рентгеновского сценария. Команда обнаружила, что, в частности, модели, содержащие близко расположенный аккреционный диск , отражающий рентгеновское излучение от горячей короны вблизи источника, хорошо согласуются с данными. Интересно, что эти модели также показали, что аккреционный диск изменился в результате вспышки — на основе более поздних наблюдений оказалось, что крайний край диска отодвинулся от аккрецирующего объекта.
Нейтронная звезда или черная дыра?
Наблюдения указывают на двойную систему, в которой звезда является партнером либо нейтронной звезды, либо черной дыры. Но что это? Пайк и его коллеги рассмотрели несколько доказательств:
- Спин: источник вращается почти так быстро, как физически возможно для объекта его размера и углового момента — намного быстрее, чем даже самые быстро вращающиеся нейтронные звезды.
- Яркость: Архивные рентгеновские наблюдения звездного скопления -источника показывают, что когда объект находится в состоянии покоя, его яркость примерно в 1000 раз ниже, чем у типичной нейтронной звезды.
- Длина вспышки: вспышка короткая по сравнению со вспышками большинства, но не всех, других аккрецирующих черных дыр.
Основываясь на этих результатах, авторы определили, что MAXI J1848-015, скорее всего, является аккрецирующей черной дырой, хотя некоторые части головоломки не идеально подходят друг к другу. Остается загадкой, как аккрецирующая черная дыра с близко расположенным аккреционным диском может иметь такую низкую яркость. Захват последовательных вспышек в действии должен помочь объяснить природу этого интригующего источника!