Teleskop NuSTAR odkrył szokująco jasną martwą gwiazdę

Astronomowie odkryli pulsującą, martwą gwiazdę promieniującą z energią około 10 milionów słońc. Jest to najjaśniejszy pulsar – gęsta pozostałość gwiezdna po wybuchu supernowej – dotąd zarejestrowany. Odkrycie zostało dokonane przy użyciu Teleskopu NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array).

„Możesz myśleć o tym pulsarze, jak o ‘Potężnej Myszy’ gwiezdnej pozostałości. Posiada całą moc czarnej dziury, ale ma znacznie mniejszą masę” – mówi Fiona Harrison, główny badacz NuSTAR w CalTech, w Pasadenie. Odkrycie pojawiło się w raporcie 9 października, w czasopiśmie Nature.

Zaskakujące odkrycie pozwoli astronomom lepiej zrozumieć tajemnicze źródło oślepiającego promieniowania X, zwanego ultraświecącym źródłem promieniowania X (ULX). Aż do teraz, wszystkimi ULX były czarne dziury. Nowe dane z NuSTAR pokazują przynajmniej jedno ULX, oddalone o około 12 mln lat świetlnych stąd, znajdujące się w galaktyce M82, które jest faktycznie pulsarem.
„Pulsar wydaje się pożerać równowartość czarnej dziury. Wynik ten pozwala zrozumieć, jak czarne dziury żywią się i rosną tak szybko, co jest ważne w przypadku tworzenia się galaktyk i struktur we Wszechświecie” – mówi Harrison. ULX są ogólnie uważane za efekt karmienia się czarnych dziur materią ich gwiezdnych towarzyszy – proces zwany akrecją. Podejrzewa się również, że są długo poszukiwanymi średniej wielkości czarnymi dziurami – brakującym ogniwem pomiędzy mniejszymi, rozmiarów gwiazdy czarnymi dziurami, oraz olbrzymimi, które dominują we wnętrzach większości galaktyk. Ale badania nad prawdziwą naturą ULX są kontynuowane w kierunku uzyskania większej liczby ostatecznych odpowiedzi.

NuSTAR wstępnie nie był wytypowany do badania dwóch ULX w M82. Astronomowie obserwowali niedawno supernową w galaktyce, gdy nieoczekiwanie zauważyli impulsy jasnych promieni X, pochodzące z ULX, znanego jako M82 X-2. Czarna dziura nie pulsuje, ale pulsar tak. Pulsary należą do klasy gwiazd zwanych neutronowymi. Tak jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe są wypalonymi rdzeniami eksplodujących gwiazd, ale małymi w porównaniu do masy. Pulsary wysyłają wiązki promieniowania od fal radiowych do bardzo wysokich energii promieniowania gamma. Podczas, gdy gwiazda wiruje, do Ziemi docierają strumienie, podobnie jak z latarni morskiej, tworząc impulsowe sygnały.

„Wzięliśmy za pewnik to, że potężny ULX musi być czarną dziurą. Gdy pierwszy raz zobaczyliśmy pulsacje w danych, myśleliśmy, że pochodzą z innego źródła” – powiedział Matteo Bachetti, dowodzący badaniami naukowymi z Uniwersytetu Toulouse, we Francji. Teleskopy Chandra i Swift także monitorowały M82 w celu badania supernowej, i potwierdziły, że intensywne promieniowanie rentgenowskie z M82 X-2 pochodzi z pulsara. „Posiadanie różne układy teleskopów w przestrzeni oznacza, że mogą one pomagać sobie nawzajem. Gdy jeden teleskop dokonuje odkrycia, inny z dodatkowymi zdolnościami może być wykorzystany do zbadania go w różnych długościach fal” – powiedział Paul Hertz, dyrektor działu astrofizyki NASA w Waszyngtonie.

Kluczem odkryć NuSTAR jest jego wrażliwość na wysokoenergetyczne promieniowania X, a także jego zdolność do precyzyjnego pomiaru taktowania sygnałów, co pozwoliło astronomom na określenie tempa pulsowania na 1,37 sekundy. Zmierzyli także jego energię wyrzutu na równowartość 10 milionów słońc, lub 10 razy więcej, niż wynosi obserwowana energia z innych pulsarów rentgenowskich. To jest wielkie uderzenie dla czegoś o masie Słońca i wielkości Pasadeny. Jak tak drobna, martwa gwiazda promieniuje tak ostro? Astronomowie nie są pewni, ale mówią, że jest to prawdopodobne. Tak jak w przypadku czarnych dziur, grawitacja gwiazd neutronowych może pobierać materię z gwiezdnego towarzysza. Gdy materia opada na gwiazdę neutronową, ogrzewa i świeci w promieniach rentgenowskich. Jeśli jest rzeczywiście pulsarem karmiącym się otaczającą materią, robi to tak ekstremalnie szybko, że teoretycy drapią się w głowy.

Astronomowie planują kontynuować obserwacje teleskopami NASA – NuSTAR, Swift i Chandra w celu znalezienia wyjaśnienia dziwnego zachowania się pulsara. Zespół NuSTAR także przyjrzy się bardziej ULX, co oznacza, że może pojawić się więcej pulsarów. W tym momencie nie jest jasne, czy M82 X-2 jest dziwakiem, czy bardziej ULX przebija impulsy martwych gwiazd. NuSTAR, stosunkowo niewielki teleskop, zarzucił dużą pętlę na tajemnicę czarnych dziur.

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Źródło:
NuSTAR

Popularne posty z tego bloga

Słaby, odległy obiekt odkryty na krańcach Pasa Kuipera

Tajemnica, w jaki sposób czarne dziury łączą się i zderzają, zaczyna się wyjaśniać

Ostatni duży posiłek naszej czarnej dziury