Астрономы расшифровывают странную рентгенограмму, исходящую от нейтронной звезды

Москва, 21:18, 06 Сен 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Астрономы обнаружили редкую картину в рентгеновских всплесках, исходящих от системы нейтронных звезд на расстоянии не более 16 300 световых лет.

Эта звездная система, MAXI J1621-501, впервые появилась 9 октября 2017 года в данных обзора Swift / XRT как странная точка в космосе, непредсказуемо вспыхивающая с помощью рентгеновских лучей. Это было знаком двойной системы, содержащей как нормальную звезду, так и нейтронную звезду или черную дыру. И нейтронные звезды, и черные дыры могут создавать непредсказуемые рентгенограммы, поскольку они поглощают вещество от своих спутников-компаньонов, но совершенно по-разному.

В «черных дырах» рентгеновские лучи исходят от вещества, ускоряющегося до предельных скоростей и создающего огромное трение при падении к гравитационному колодцу. В нейтронных звездах — сверхплотных трупах гигантских звезд, которые взорвались, но не распались на сингулярности, — рентгеновские лучи происходят от термоядерных взрывов на их внешних слоях. Что-то заставляет атомы плавиться на внешних частях этих странных звезд, высвобождая огромные энергии, которые обычно находятся только глубоко внутри звезд (а также в ядрах мощных водородных бомб). Часть этой энергии уходит в виде рентгеновского света.

Когда материя из нормальной звезды врезается в сверхтяжелую нейтронную звезду, эти термоядерные взрывы создают облака в форме гриба, достаточно яркие, чтобы их можно было увидеть с помощью рентгеновских телескопов.

Авторы этой новой статьи показывают, что рентгеновские вспышки от MAXI J1621-501 происходят от термоядерных взрывов на поверхности нейтронной звезды — и что вспышки от этих взрывов следуют схеме, которая повторяется примерно каждые 78 дней.

Источник этого паттерна не совсем понятен. Ученые нашли только около 30 других источников света в космосе, которые мерцают таким образом. Они называют такие паттерны «суперорбитальными периодами». Это связано с тем, что шаблон следует циклу, который длится намного дольше, чем орбиты двойных звезд вокруг друг друга, что в случае MAXI J1621-501 занимает всего от 3 до 20 часов.

Авторы написали, что лучшим объяснением этого 78-дневного периода является статья, опубликованная в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества» в 1999 году. Авторы пишут, что нейтронные звезды в двойных системах, подобных этой, окружены вихревыми облаками материи, которая всасывается от обычной звезды к нейтронной звезде, создавая вращающуюся газообразную «юбку», называемую аккреционным диском.

Простая модель этих облачных дисков предполагает, что они всегда выровнены в одном направлении — они выглядели бы как кольца, окружающие Сатурн, если бы вы следовали за планетой в космосе, пристально глядя на кольца. В этой модели вы никогда не увидите никаких изменений в рентгеновском свете, потому что вы всегда будете смотреть в одну и ту же точку аккреционного диска между вами и нейтронной звездой. Единственное изменение в свете произошло бы от изменений самих термоядерных взрывов.

Но реальность сложнее. Авторы пишут, что, скорее всего, происходит то, что вихревой диск вокруг нейтронной звезды в этой двойной системе колеблется с точки зрения Земли, как вершина, которая вот-вот опрокинется. Иногда колебание помещает больше диска между нейтронной звездой и Землей, иногда меньше. Мы не можем видеть сам диск. Но если это колебание происходит, и оно заставляет диск пересекаться между нами и звездой каждые 78 дней, это создаст модель, наблюдаемую астрономами.

Исследователи написали, что астрономы наблюдали за MAXI J1621-501 в течение 15 месяцев после открытия 2017 года и увидели, что модель повторилась шесть раз. Это не повторялось идеально, и в рентгеновском свете были и другие, более мелкие провалы. Но колеблющийся аккреционный диск остается лучшим объяснением этой странной рентгенограммы в космосе.