Przebłysk nowego przejściowego źródła w Drodze Mlecznej

Nowe źródło promieniowania rentgenowskiego w gromadzie gwiazd Drogi Mlecznej wprawiło astronomów w zakłopotanie. Jakie jest najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie niezwykłych właściwości tego źródła?

Wizja artystyczna rentgenowskiego układu podwójnego, w którym zwarty obiekt akreuje materię od towarzyszącej mu gwiazdy i emituje promieniowanie X podczas rozbłysków. Źródło: ESO/L. Calçada.

Rzeczy, które dzieję się na nocnym niebie
W grudniu 2020 roku urządzenie Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) dostrzegło nowe źródło promieniowania rentgenowskiego z punktu obserwacyjnego na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Chociaż źródło – MAXI J1848-015 – znajdowało się zbyt blisko Słońca, aby teleskopy mogły je zaobserwować, Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) zdołał wykonać kolejne obserwacje kilka dni po odkryciu źródła, a następnie tydzień później.

Obserwacje wykazały, że źródło nagle rozbłysło, a pięć dni później zaczęło zanikać. Jakiego rodzaju obiekt astrofizyczny był odpowiedzialny za ten krótki rozbłysk? Zespół kierowany przez Seana Pike'a (California Institute of Technology) przeprowadził dogłębną analizę widma rentgenowskiego tego obiektu, aby odpowiedzieć na to pytanie.

Badanie z wykorzystaniem promieniowania X
Pike i współpracownicy odkryli, że podczas rozbłysku, emisja źródła była zdominowana przez miękkie, niskoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie, którego szczytowe natężenie wynosiło około 5 kiloelektronowoltów (keV). Tydzień później, gdy wybuch wygasł, pojawiło się twardsze, wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie i chociaż źródło było ogólnie słabsze, jego emisja osiągnęła maksimum pomiędzy 20 a 30 keV. Takie przejście od emisji miękkiej i jasnej do twardej i słabej jest typowe dla rentgenowskich układów podwójnych – układów zawierających zwarty obiekt, taki jak gwiazda neutronowa lub czarna dziura, który akreuje materię od gwiezdnego towarzysza.

Autorzy pracy modelowali widma uzyskane podczas miękkich i twardych stanów emisji i znaleźli kolejne dowody na scenariusz rentgenowskiego układu podwójnego. Zespół stwierdził, że w szczególności modele zawierające blisko położony dysk akrecyjny, który odbija promieniowanie X od gorącej korony w pobliżu źródła, dobrze pasuje do danych. Co intrygujące, modele te wykazały również, że dysk akrecyjny zmienił się w wyniku rozbłysku – na podstawie późniejszych obserwacji wydaje się, że najbardziej zewnętrzna krawędź dysku oddaliła się od akreującego obiektu.

Gwiazda neutronowa czy czarna dziura?
Obserwacje wskazują na układ podwójny, w którym gwiazda partneruje albo gwieździe neutronowej, albo czarnej dziurze. Ale co to jest? Pike i współpracownicy wzięli pod uwagę kilka dowodów:

  • Spin: źródło wiruje prawie tak szybko, jak to jest fizycznie możliwe dla obiektu o jego rozmiarach i momencie pędu – znacznie szybciej niż nawet najszybciej wirujące gwiazdy neutronowe,
  • Jasność: archiwalne obserwacje rentgenowskie gromady gwiazd, w której znajduje się źródło, pokazują, że gdy obiekt jest w stanie spoczynku, jego jasność jest około 1000 razy mniejsza niż typowej gwiazdy neutronowej,
  • Długość rozbłysku: rozbłysk jest krótki w porównaniu z rozbłyskami większości – choć nie wszystkich – innych akreujących czarnych dziur.
Na podstawie tych wyników autorzy określili, że MAXI J1848-015 jest najprawdopodobniej akreującą czarną dziurą, choć niektóre elementy układanki nie pasują do siebie idealnie. Jedną z zagadek pozostaje to, jak akreująca czarna dziura z blisko położonym dyskiem akrecyjnym może mieć tak niską jasność. Uchwycenie kolejnych rozbłysków na gorącym uczynku powinno pomóc w wyjaśnieniu natury tego intrygującego źródła!

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec