Неожиданное открытые: раскрыт секрет космического ветра, который влияет на нашу галактику

С помощью космического телескопа XRISM астрономы обнаружили неожиданное различие между мощными ветрами, исходящими из диска пульсара, и ветрами, исходящими из вещества, вращающегося вокруг сверхмассивных черных дыр. Удивительно плотный ветер, выходящий из диска нейтронной звезды, бросает вызов пониманию того, как такие ветры формируются и вызывают изменения в своем окружении. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Phys.

Нейтронные звезды – что это?

Нейтронные звезды – это одни из самых плотных объектов во Вселенной, обладающие экстремальными физическими условиями. Эти звезды представляют собой остатки умерших обычных массивных звезд и состоят почти полностью из нейтронов. Некоторые нейтронные звезды вращаются очень быстро вокруг своей оси и выпускают периодическое излучение, то есть пульсируют. Это пульсары.

Астрономы изучили пульсар под названием GX 13+1, который находится в Млечном Пути на расстоянии 23 000 световых лет от нас. На самом деле это двойная система, состоящая из пульсара, а также массивной обычной звезды.

Космический ветер – что это?

Как и черные дыры пульсары окружены аккреционным диском, наполненным горячим веществом, которое падает на нейтронную звезду. Из диска выходит мощное рентгеновское излучение. В то же время пульсары, как и черные дыры выбрасывают из аккреционных дисков вещество и эти космические ветры влияют на окружающую среду и преобразуют ее. Они также видны рентгеновском диапазоне.

Космические ветры могут вызывать сжатие газовых облаков, что приводит к образованию новых звезд. Но они же могут разрывать на части эти облака, что останавливает появление новых звезд в галактике. Космический ветер центральной сверхмассивной черной дыры может контролировать рост всей ее родной галактики.

Поскольку механизмы, создающие ветры сверхмассивных черных дыр, могут быть такими же, как и те, что действуют вокруг пульсаров, астрономы решили изучить GX13+1, поскольку он находится ближе и выглядит ярче в рентгеновском диапазоне, чем большинство сверхмассивных черных дыр.

Сюрприз для астрономов

Во время наблюдения астрономов ожидал сюрприз. За несколько дней до начала наблюдений пульсар GX13+1 неожиданно стал ярче, достигнув или даже превысив теоретический предел, известный как предел Эддингтона.

Принцип, лежащий в основе этого предела, заключается в том, что чем больше вещества падает на компактный объект, такой как черная дыра или нейтронная звезда, тем больше энергии выделяется. Чем быстрее выделяется энергия, тем большее давление она оказывает на падающее вещество, выталкивая его обратно в космос. На пределе Эддингтона количество испускаемого излучения практически достаточно для превращения почти всего падающего вещества в космический ветер. И телескоп XRISM наблюдал за GX13+1 в момент этого поразительного события.

Астрономы обнаружили, что пульсар создал более плотный космический ветер, чем ожидалось. И скорость его движения также оказалась неожиданной — около 1 миллиона км/ч. Хотя это может показаться высокой скоростью, но ветры, которые наблюдаются у сверхмассивных черных дыр, достигающих предела Эддингтона, движутся намного быстрее. Их скорость составляет более 200 миллионов км/ч, а это примерно 25% скорости света. Также ветер пульсара оказался более гладким, чем у черных дыр.

Астрономы считают, что разница обусловлена ​​размером и температурой окружающих эти объекты аккреционных дисков. Диски вокруг сверхмассивных черных дыр больше, чем диски вокруг пульсаров, и холоднее. Таким образом, типичным видом излучения, испускаемого аккреционным диском сверхмассивной черной дыры, является ультрафиолетовое излучение, которое несет меньше энергии, чем рентгеновское излучение, испускаемое аккреционными дисками пульсаров.

Это открытие имеет решающее значение для понимания того, как пульсары и черные дыры влияют на свое локальное окружение и как это влияет на образование новых звезд.

Как уже писал Фокус, в соседней крошечной галактике обнаружена огромная черная дыра. В одной из самых маленьких и тусклых галактик-спутников Млечного Пути астрономы обнаружили сверхмассивную черную дыру, масса которой в 450 000 больше массы Солнца. Это открытие бросает вызов современным представлениям о карликовых галактиках, где не должно быть таких огромных черных дыр.