Дуют ли ветры вокруг вращающейся черной дыры? Или, может быть, в окружении вращающейся нейтронной звезды? Ответить на этот вопрос решили ученые из Массачусетского технологического института (MIT).Для этого они более внимательно рассмотрели нейтронную звезду в двойной системе с солнцеподобной звездой в системе Геркулес Х-1.
И нейтронные звезды, и черные дыры всех размеров (от черных дыр звездной массы до черных дыр промежуточной массы и сверхмассивных) часто окружены аккреционным диском, где материи - газа и пыли - нет в абсолютной пустоте постепенно, по спирали , спускается на них. Эти диски представляют собой завораживающие места, где газ и пыль трутся друг о друга и нагреваются до невероятных температур, заставляя их интенсивно светиться. Кроме того, именно они чаще всего выявляют нам наличие черной дыры, которую мы, вероятно, вообще не заметили бы, если бы у нее не было собственного диска.
Плазма, окружающая нейтронную звезду, становится все быстрее и быстрее по мере приближения к ней. Однако, как выясняется, это может привести к образованию чрезвычайно сильных ветров, способных уносить газ и пыль из непосредственной близости, например, от нейтронной звезды, в межзвездное пространство.
В более широком масштабе такие ветры, дующие в аккреционных дисках, окружающих, например, сверхмассивную черную дыру , могут формировать не только непосредственную окрестность черной дыры, но и всю галактику, вращающуюся вокруг них. Однако, пока астрономы более внимательно изучают аккреционные диски и материал, из которого они состоят, до сих пор чрезвычайно трудно уловить дующие в них ветры.
Hercules X-1 как ветреная лаборатория
Исследователи из Массачусетского технологического института решили поближе рассмотреть двойную систему в созвездии Геркулеса. Мы имеем здесь дело с системой нейтронной звезды и переменной звезды HZ Herculis. С точки зрения Земли оба объекта вращаются вокруг своего общего центра масс. Ровно каждые 1,7 дня рентгеновская нейтронная звезда прячется за своим более крупным компаньоном.
Поскольку два компонента расположены относительно близко друг к другу, а нейтронная звезда имеет сильное магнитное поле, ионизированный материал из внешних слоев HZ Herculis отрывается и присоединяется к аккреционному диску вокруг нейтронной звезды. Однако необычно то, что по мере вращения искривленный аккреционный диск меняет свой наклон, то есть прецессирует с периодом около 35 дней. Воспользовавшись тем, что диск можно рассматривать под разными углами, ученые смогли создать двухмерную карту ветров, дующих через него.
Как оказалось, ветры, генерируемые в диске, окружающем нейтронную звезду, могут достигать скорости в сотни километров в секунду или миллионы километров в час. Это, в свою очередь, означает, что ветры, которые до сих пор игнорировались, действительно могут ощутимо влиять на эволюцию таких систем или даже целых галактик. Теперь исследователи планируют применить те же методы изучения ветров к другим нейтронным звездам и черным дырам, вокруг которых мы наблюдаем аккреционные диски с переменным наклоном.
Как образуются ветры в окрестностях нейтронной звезды?
Ответ на этот вопрос до сих пор остается неясным. Ученые подозревают, что магнитное поле может разорвать, казалось бы, упорядоченный диск и выбросить часть материала, из которого он состоит, наружу в виде ветра. В качестве альтернативы также может быть, что излучение нейтронной звезды может быть настолько сильным, что внутренняя часть диска испаряется и сдувается из непосредственной близости от раскаленной добела звезды.
С помощью рентгеновских наблюдений с помощью космических обсерваторий XMM Newton и Chandra астрономы смогли определить, что ветер дует под углом 12 градусов к плоскости диска, остывает с расстоянием и ослабевает по мере увеличения высоты над диском. Чтобы объяснить его происхождение, ученые планируют сопоставить свои наблюдения с различными теоретическими моделями, описывающими различные механизмы формирования ветра. Не исключено, что кто-то из них согласится с наблюдениями. Затем модель можно использовать для объяснения ветров, дующих в других аккреционных дисках вокруг черных дыр и нейтронных звезд. Возможно, это первый шаг в определении того, как ветры, дующие в окрестностях сверхмассивных черных дыр, влияют на форму принимающих их галактик.
