Переломний момент у фізиці: мертва зірка розкрила секрет гігантських чорних дір

Учені використали рентгенівський космічний телескоп XRISM для вивчення вітрів нейтронної зірки. Такі зірки ще називають мертвими, адже вони з'являються після смерті звичайних масивних зірок. Попри своє прізвисько ці зірки є активними об'єктами. Астрофізики виявили несподівані відмінності між потужними та енергійними вітрами, що виходять з акреційного диска нейтронної зірки, і вітрами, які виходять з акреційних дисків, що оточують надмасивні чорні діри в центрах великих галактик. Вчені кажуть, що це відкриття може стати переломним моментом у фізиці. Воно може пролити світло на фізичні процеси, пов'язані з припливом речовини з акреційних дисків до поверхні як нейтронних зірок, так і надмасивних чорних дір, а також із відпливом вітрів із цих дисків. Розуміння цієї динаміки може пролити світло на те, як ці вітри впливають на космічне оточення надмасивних чорних дір. Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Надмасивні чорні діри оточені акреційними дисками з газу та пилу, з яких матерія потрапляє в чорну діру. Схожі диски також мають нейтронні зірки. Астрофізики виявили несподівані відмінності між аккреційними дисками надмасивних чорних дір і нейтронних зірок.

Вчені провели спостереження за потужними вітрами, що виходять з аккреційного диска нейтронної зірки GX13+1, розташованої на відстані від 23 000 до 26 000 світлових років від Землі в нашій галактиці Чумацький Шлях. За словами вчених, дослідження дало революційні результати.

Може здатися дивним досліджувати вітри надмасивних чорних дір, вивчаючи вітер, що виходить від нейтронної зірки, але астрофізики дійшли висновку, що механізми, які лежать в основі цих явищ, схожі.

Сюрприз від нейтронної зірки

Ще до початку спостережень за GX13+1, ця нейтронна зірка піднесла вченим сюрприз: її яскравість збільшилася настільки, що астрофізики припустили, що вона досягла або навіть перевищила межу Еддінгтона.

Ця теоретична межа стосується кількості матерії, яку може набрати для збільшення маси нейтронна зірка або чорна діра. Що більше матерії накопичується, то більше виходить енергії, а отже, то більший зовнішній тиск чиниться на падаючу речовину. При досягненні межі Еддінгтона зовнішній тиск енергії настільки великий, що надходження речовини до об'єкта припиняється, а навколишню речовину виштовхують космічні вітри.

Вчені спостерігали, як GX13+1 досягає межі Еддінгтона, і при цьому нейтронна зірка створила вітер, щільніший, ніж коли-небудь бачили дослідники.

На цьому сюрпризи не закінчилися. Вчені з'ясували, що вітер рухався не з тією швидкістю, яка очікувалася. Космічні вітри, що утворюються на межі Еддінгтона або біля неї, можуть рухатися зі швидкістю до 200 мільйонів км/год.

Але вітер, що дме з GX13+1, рухався зі швидкістю 980 000 км/год, що приблизно у 800 разів вище за швидкість звуку на Землі. Але недолік швидкості вітру компенсувався його щільністю. При цьому на відміну від вітрів, що дмуть із надмасивних чорних дір поблизу межі Еддінгтона, які являють собою грудкувату масу, вітер із GX13+1 рухався плавно.

Відкриття може змінити уявлення про найекстремальніші об'єкти Всесвіту

Вчені кажуть, що вітри, які приблизно однакові з точки зору межі Еддінгтона, абсолютно різні у нейтронних зірок і чорних дір. Поки що астрофізики вважають, що ці відмінності можуть бути результатом різниці температур акреційних дисків навколо нейтронних зірок, подібних до GX13+1, і навколо надмасивних чорних дір.

Аккреційні диски навколо надмасивних чорних дір більші і яскравіші, ніж навколо нейтронних зірок, а отже, їхня енергія розсіюється на більшій площі. Це означає, що світло, що випускається більшими аккреційними дисками, перебуває в ультрафіолетовій ділянці електромагнітного спектра, в той час як електромагнітне випромінювання від дисків навколо нейтронних зірок — це рентгенівські промені, що мають більшу енергію.

Ультрафіолетове світло взаємодіє з матерією легше, ніж рентгенівські промені, тому випромінювання акреційних дисків надмасивних чорних дір може більш ефективно штовхати матерію, що призводить до виникнення більш швидких вітрів, вважають учені.

Це відкриття може змінити наше розуміння того, як випромінювання і матерія взаємодіють навколо найекстремальніших об'єктів у Всесвіті і як вони передають енергію у своє космічне оточення, впливаючи на еволюцію галактик.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили в атмосфері Сатурна структури, які не бачили ніде в Сонячній системі.

Також Фокус писав про те, що вчені розповіли, що сталося з астероїдом, який знищив динозаврів. Приблизно 66 мільйонів років тому в Землю врізався величезний астероїд зі швидкістю понад 40 000 км/год. Падіння астероїда призвело до масового вимирання на нашій планеті.