Давным-давно ученые теоретически определили, насколько ярким может быть космический объект данной массы до того, как его радиационное давление превзойдет гравитацию и предотвратит увеличение его яркости. Этот предел также известен как предел Эддингтона. Проблема, однако, в том, что в космосе есть целая группа объектов, которые превышают этот лимит даже в несколько сотен раз и ничего с этим не делают. Однако недавние наблюдения космической рентгеновской обсерватории NuSTAR могут, наконец, дать нам разгадку этой загадки.
Объекты, которые, кажется, бросают вызов законам физики, — это, как следует из названия, сверхяркие источники рентгеновского излучения (ULX).Это объекты, которые могут излучать в десять миллионов раз больше энергии, чем наша дневная звезда.Проблема в том, что такое значение превышает предел Эддингтона в 100-500 раз, и до сих пор объяснение яркости этих загадочных объектов ускользало от ученых, пытавшихся их получить.
Как светят ULX?
Количество излучения, испускаемого ULX, теоретически достаточно велико, чтобы давление фотонов, пытающихся вырваться из него, должно было преодолеть гравитационное притяжение его массы. Эффект будет заключаться в том, что за пределом Эддингтона давление, создаваемое этим объектом, будет способно отталкивать вещество, падающее на него под действием его собственной гравитации. Это, в свою очередь, означает, что такой предмет, лишенный падающей на него материи, являющейся источником его яркости, перестал бы светиться.
Здесь стоит упомянуть, что первоначально ученые полагали, что в центре каждого ULX находится черная дыра, гравитация которой втягивает материал из окружающей среды и нагревает его до высоких температур в аккреционном диске, прежде чем он упадет за горизонт событий и исчезнет в наблюдатель, находящийся снаружи черной дыры. Проблема, однако, в том, что исследования, проведенные почти десятилетие назад со спутником NuSTAR, ясно показали, что каталожный номер ULX X-2, расположенный в галактике M82, является не черной дырой, а нейтронной звездой.
Нейтронная звезда как чрезвычайно компактный и плотный остаток взрыва сверхновой в конце жизни массивной звезды представляет собой объект диаметром всего около десятка километров, масса которого сравнима с массой Солнца. Естественно, такой объект характеризуется гравитационным притяжением даже в 100 триллионов раз сильнее, чем на Земле. Поэтому неудивительно, что любое вещество, падающее на поверхность такой нейтронной звезды, выделяет огромное количество энергии.
Магнитное поле нейтронной звезды искажает атомы
Наблюдения с помощью телескопа NuSTAR показывают, что M82 X-2 постепенно очищает свою звезду-компаньон (с которой она образует двойную систему) от лишнего материала. В результате на поверхность нейтронной звезды ежегодно падает 1,5 земной массы материала. Именно этот материал, попадающий на поверхность звезды, отвечает за ее яркость.
Количество излучения, испускаемого X-2, должно, согласно ограничению Эддингтона, препятствовать падению материала со второй звезды на нейтронную звезду. Однако, это не так. В своей последней работе ученые постулируют, что это интенсивное магнитное поле нейтронной звезды, в миллиарды раз более сильное, чем самые сильные магниты, когда-либо созданные на Земле, изменяет форму падающих атомов настолько, что позволяет им падать на звезду даже за пределом Эддингтона. Раньше сферические атомы принимали вытянутую форму, поэтому излучение не могло их отталкивать так же эффективно. Но так ли это? К сожалению, это нельзя определить ни в одной лаборатории на поверхности Земли, потому что невозможно воспроизвести такое сильное магнитное поле. В результате нам остается только ждать, пока Вселенная даст нам четкий ответ. Такова красота астрономических исследований.