Используя космический аппарат NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), ученые разрешили давнюю астрономическую загадку.
Ученые выяснили, почему объект Лебедь Х-3 столь яркий. Этот объект представляет собой систему из звезды и, возможно, черной дыры, находящуюся в 24 тысячах световых лет в Млечном Пути.
Систему Лебедь Х-3 обнаружили в начале 1970-х годов, когда радиотелескопы зафиксировали мощные струи, вырывающиеся почти со скоростью света. Эти струи излучали радиоволны в течение нескольких дней, а затем внезапно затухали.
В 70-х годах эту систему называли «астрономической головоломкой», поскольку астрономам не удавалось увидеть Лебедь Х-3 в видимом свете. Система скрыта за плотными слоями пыли в галактической плоскости. Радиоастрономы координировали свои действия по телефону, чтобы зафиксировать включение и выключение Лебедь Х-3.
Сейчас ученые установили, что Лебедь Х-3 является рентгеновской двойной системой, где массивная звезда передает вещество более компактному объекту, вероятнее всего, черной дыре с массой примерно в 5 раз больше Солнца, хотя возможно и нейтронной звезде.
Эта массивная звезда — звезда Вольфа — Райе, проходящая редкую фазу, характерную не для всех звезд-сверхгигантов. В этот период они излучают мощные звездные ветры, выносящие части их внешней оболочки в космос. Эти частицы питают аккреционный диск, вращающийся вокруг компактного объекта.
Однако проверка яркости Лебедь Х-3 весьма сложна. Поток материи к таким объектам, как черные дыры, регулируется пределом Эддингтона. Если прирост массы слишком быстрый, аккреционный диск превращается в затор: материал становится плотным и горячим, а излучение останавливает приток свежего вещества, выбрасывая его обратно в виде струй.
Существуют квазары, которые, похоже, нарушают предел Эддингтона, оставаясь чрезвычайно яркими и продолжая накапливать материал в аккреционном диске. Лебедь Х-3 относится к таким объектам, хотя в меньших масштабах. Команда измерила степень поляризации рентгеновского света от Лебедь Х-3. Результаты показали высокую степень поляризации, объяснимую только рассеянием рентгеновских лучей в воронкообразной полости в центре аккреционного диска.
Система Лебедь Х-3 в рентгеновском свете.
Фото: X-ray: NASA/CXC/SAO/M.McCollough et al, Radio: ASIAA/SAO/SMA
«Мы обнаружили, что компактный объект окружен плотной оболочкой. Видимый нами свет — это отражение от внутренних стенок воронки, образованной окружающим газом. Это напоминает зеркальную чашку», — рассказала Александра Веледина из Университета Турку в Финляндии.
Рентгеновские лучи, рассеянные по внутренней части воронкообразной полости. Изображение предоставлено: Александр Муштуков
Также ученые выяснили, что вспышки Лебедь Х-3 прерывистые из-за эллиптической орбиты звезды Вольфа-Райе вокруг компактного объекта. Это означает, что звезда иногда приближается к черной дыре, увеличивая приток звездного материала. Исследователи считают, что структура воронки изменяется в ответ на изменение количества вещества со звезды. При низкой скорости прироста материал воронка может разрушаться, но восстанавливается при следующем ближайшем прохождении звезды.
Источник: hightech.fm
