Астрономы обнаружили 84 объекта в соседних галактиках, которые ведут себя не так, как знакомые рентгеновские источники, каталогизированные за последние шесть десятилетий. Они ярки при самых низких энергиях рентгеновского излучения, но исчезают, когда исследователи смотрят на рентгеновские лучи более высоких энергий. Команда называет их гипермягкими рентгеновскими источниками.
Что, если важная часть космического энергетического баланса скрывалась в диапазоне, который наши телескопы видят хуже всего? Новое открытие пока не отвечает на этот вопрос. Однако оно указывает на популяцию объектов, которые могут помочь объяснить, как начинаются некоторые из самых полезных взрывов во Вселенной — и почему газ между звёздами теряет свои электроны.
Что делает гипермягкий рентгеновский источник необычным?
Типичные рентгеновские двойные системы светят в основном выше 0,3 килоэлектронвольта (кэВ). Новооткрытые источники наиболее сильны ниже этого диапазона, около 0,15–0,3 кэВ, где рентгеновские лучи соседствуют с экстремальным ультрафиолетовым излучением в электромагнитном спектре. На практике они выглядят яркими на самых мягких снимках Chandra, а затем исчезают на снимках более жёстких энергий.
Эта картина — больше, чем изменение цвета. Низкоэнергетические рентгеновские лучи подразумевают, что эти объекты могут производить интенсивное количество ультрафиолетового света. Источники точечные и находятся вне центров своих галактик-хозяев, поэтому они не являются просто свечением центральной чёрной дыры галактики.
Как Chandra нашёл 84 из них?
Исследователи искали в публичных наблюдениях архива Chandra, а не ждали новой кампании телескопа. Они изучили шесть галактик: спиральные галактики M31, также известную как Андромеда, и M101, галактику Вертушка, вместе с четырьмя эллиптическими галактиками. Одна и та же сигнатура появлялась в местах, содержащих молодые звёзды, и в регионах, где доминируют более старые звёздные популяции.
Только в M101 обзорное изображение отмечает семь источников как крошечные точки света. Они выглядят почти идентично другим звёздам и двойным системам, разбросанным по галактике. Их отличие проявляется только тогда, когда рентгеновские данные разделяются по энергии.
Почему их пропускали так долго?
Низкоэнергетические рентгеновские лучи трудно обнаружить с Земли и с орбиты. Водород и гелий между звёздами поглощают большую часть экстремального ультрафиолетового и мягкого рентгеновского света, прежде чем он достигнет телескопа. Поэтому источник может быть внутренне мощным, оставляя очень слабый сигнал в диапазоне, который наблюдатели обычно используют.
Поиск по архиву превратил эту слабость в подсказку. Вместо того чтобы рассматривать отсутствующие жёсткие рентгеновские лучи как недостаток активности, команда искала объекты, которые появлялись только на самых мягких снимках. Этот подход выявил наблюдаемое слепое пятно, а не новый инструмент.
Чем могут быть эти объекты?
Доказательства не определяют один окончательный тип объекта. Исследователи предполагают, что многие могут быть компактными двойными системами, в которых чёрная дыра, нейтронная звезда или белый карлик вытягивает газ из звезды-компаньона. По мере падения газа внутрь он формирует горячий аккреционный поток и излучает энергию.
Такие системы наблюдались и раньше, но не с таким сочетанием необычно мягких рентгеновских лучей и сильного ультрафиолетового излучения. Статья описывает объекты как новый класс светящихся ненуклеарных рентгеновских излучателей; она не утверждает, что каждый член имеет один и тот же двигатель. Последующие наблюдения должны определить, какой компактный объект находится в каждой системе.
Могут ли они объяснить сверхновые типа Ia?
Некоторые двойные системы с белыми карликами могут в конечном итоге производить сверхновые типа Ia — взрывы, которые астрономы используют для измерения расстояний в расширяющейся Вселенной. Исследователи знают, что белый карлик может притягивать материал из близкого компаньона, но точная цепочка событий, воспламеняющая взрыв, остаётся нерешённой.
Если гипермягкий источник — это белый карлик, накапливающий газ, он мог бы предоставить способ найти возможного предшественника до взрыва. Это позволило бы астрономам сравнить свойства системы с более поздней сверхновой, вместо того чтобы изучать звезду только после её разрушения. Новая работа предлагает популяцию кандидатов, а не предсказание, что какой-то конкретный источник вот-вот взорвётся.
Что делает ультрафиолетовый свет между звёздами?
То же излучение может иметь значение в гораздо большем масштабе. Ультрафиолетовые фотоны могут отрывать электроны от межзвёздного газа. Горячие массивные звёзды вносят вклад в этот процесс, но их количество, по-видимому, не объясняет всю ионизацию, наблюдаемую в некоторых галактиках.
Гипермягкие источники могли бы заполнить часть этого пробела. Их ультрафиолетовый выход может влиять на то, как быстро охлаждается газ, как формируются звёзды и как вещество между звёздами меняется со временем. Идея всё ещё нуждается в проверках: команда измерила необычную рентгеновскую сигнатуру, тогда как ультрафиолетовый свет выводится из энергетического диапазона и физических моделей.
Что остаётся неизвестным?
84 источника — это начало. Астрономам всё ещё нужны спектры, повторные наблюдения и измерения на других длинах волн, чтобы установить природу отдельных систем. Некоторые могут быть двойными с белыми карликами; другие могут включать нейтронные звёзды или чёрные дыры. Галактики-хозяева также различаются, что означает, что популяция может не иметь одной единственной истории.
Эта неопределённость — самое интересное. Архив телескопа выявил объекты, которые не отсутствовали во Вселенной; они были скрыты тем, как мы искали. Следующий вопрос не в том, являются ли источники таинственными в популярном смысле. Вопрос в том, показывают ли нам самые слабые рентгеновские лучи пропущенную главу в жизни звёзд и галактик.
Источники и дополнительная литература: Chandra X-ray Observatory; NASA; статья исследовательской группы о гипермягких рентгеновских источниках.
Ваш комментарий