XRISM-телескоп обнаружил неожиданное различие между ветрами, испускаемыми диском нейтронной звезды, и теми, что наблюдаются около сверхмассивных черных дыр. Нейтронная звезда создает необычайно плотный ветер, заставляющий усомниться в современных теориях формирования и воздействия таких потоков на окружающую среду, пишет ScienceDaily.
Ученые наблюдали за нейтронной звезды GX13+1. Эта космическая структура представляет собой остаток массивной звезды прошлого. Она активно излучает рентгеновский свет благодаря аккреционному диску из перегретого материала, который, вращаясь по спирали, падает на поверхность звезды. Похожие потоки встречаются около сверхмассивных черных дыр, расположенных в ядрах галактик. Они способны воздействовать на межзвездные газовые облака, провоцируя либо образование новых звезд, либо наоборот, прекращая этот процесс путем разогрева и рассеивания облаков. Такое влияние астрономы именуют механизмом обратной связи. Иногда оно настолько сильно, что определяет эволюцию целой галактики.
Так как физические процессы, протекающие возле GX13+1, схожи с явлениями, характерными для окружения сверхмассивных черных дыр, специалисты решили исследовать данную систему как наиболее доступную и яркую цель, позволяющую глубже изучить фундаментальные принципы, управляющие этими феноменами.
Перед началом запланированного периода наблюдений GX13+1 внезапно стала значительно ярче, немного превысив порог Эддингтона. Предел Эддингтона характеризует ситуацию, возникающую при аккреции массы на компактные объекты вроде черных дыр или нейтронных звезд. Чем сильнее интенсивность притяжения, тем большее количество энергии высвобождается. Когда энергия достигает определенного уровня, фотоны начинают оказывать отталкивающее воздействие на вещество, замедляя и частично отбрасывая его назад. Если достигнуть предела Эддингтона, высокоэнергетическое излучение способно практически полностью вернуть падающее вещество обратно в космическое пространство в форме сильного потока ветра.
Хотя GX13+1 продемонстрировала мощный отток вещества, скорость ветра оказалась лишь немногим выше миллиона километров в час. Для земных условий эта цифра впечатляюща, но она кажется незначительной по сравнению с высокоскоростными ветрами, распространенными среди объектов, приближающихся к пределу Эддингтона вокруг сверхмассивных черных дыр. Там потоки достигают колоссальных скоростей — порядка 20−30% от скорости света, то есть примерно 200 млн км/ч.
Таким образом, исследование выявило уникальную особенность GX13+1. Несмотря на высокую активность и достижение критического состояния, система демонстрирует умеренную скорость потока, сопровождаемую значительным уплотнением среды.
Помимо разницы в скоростях, наблюдался еще один интересный контраст. Ранее проведенные наблюдения XRISM показали, что около сверхмассивных черных дыр, находящихся на пределе Эддингтона, образуются хаотичные, турбулентные и ультраскоростные ветра. Напротив, у GX13+1 наблюдается сравнительно медленное и ровное течение. Ученые считают, что причина отличия лежит в температуре аккреционного диска, окружающего центральный объект. Как ни странно, оказывается, что диски вокруг сверхмассивных черных дыр часто оказываются холоднее, нежели в аналогичных структурах звездных масс, включающих нейтронные звезды или небольшие черные дыры.
Аккреционные диски сверхмассивных черных дыр имеют огромные размеры. Их суммарная сила излучения велика, но она распределена по значительной площади, что снижает среднюю плотность энергии. Максимальное значение интенсивности приходится на ультрафиолетовую часть спектра. Аккреционные диски меньших размеров, напротив, выделяют энергию преимущественно в рентгеновской части спектра. Физика взаимодействия частиц показывает, что ультрафиолетовое излучение взаимодействует с веществом значительно интенсивнее, чем рентгеновское. Вероятно, именно эта разница объясняет способность ультрафиолетового излучения быстрее ускорять частицы, порождая стремительные ветра, типичные для областей вокруг сверхмассивных черных дыр.
Если предложенная теория верна, она внесет значительный вклад в наше понимание энергетических и материальных процессов в экстремально активных областях Вселенной. Новые знания позволят лучше осознать роль этих процессов в эволюции галактик и, возможно, дадут ключ к пониманию крупномасштабной динамики развития космоса.
Ранее ученые раскрыли тайну однобокого облака, которое преследует Луну.
