Лебедь X-3 — массивная двойная звезда, состоящая из компактного объекта (вероятно, черной дыры) и горячей звезды Вольфа-Райе. Концепция этого художника показывает интерпретацию системы. Рентгеновская спектроскопия высокого разрешения указывает на два газовых компонента: сильный фоновый поток или ветер, исходящий от массивной звезды, и турбулентную структуру (возможно, след, оставленный на ветру), расположенную вблизи орбитального спутника. Как показано здесь, гравитация черной дыры удерживает часть ветра в аккреционном диске вокруг нее, и орбитальное движение диска образует путь (желтую дугу) через текущий газ. Во время сильных вспышек компаньон испускает потоки частиц, которые движутся почти со скоростью света и распространяются здесь выше и ниже черной дыры. Фото предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Обсерватория XRISM (Миссия рентгеновской визуализации и спектроскопии), возглавляемая Японией, сделала самый подробный портрет газов, текущих в Лебеде X-3, одном из наиболее изученных источников на рентгеновском небе.
Лебедь
«Природа массивной звезды является одним из факторов, влияющих на Лебедя.
«Это звезда Вольфа-Райе, тип, который развился до такой степени, что мощные потоки, называемые звездными ветрами, вытягивают газ с поверхности звезды и выталкивают его наружу. Компактный объект всплывает вверх и нагревает часть этого газа, заставляя его испускать рентгеновские лучи».
Статья под руководством Баллхаузена, описывающая результаты, появится в будущем выпуске Astrophysical Journal и в настоящее время доступна на сервере препринтов arXiv.
«Для XRISM Cygnus — это «этот необычный источник изучался каждым рентгеновским спутником, когда-либо летавшим в космос, поэтому его наблюдение является своего рода обрядом посвящения для новых рентгеновских миссий».
XRISM (произносится как «crism») возглавляется JAXA (Японским агентством аэрокосмических исследований) в сотрудничестве с НАСА, а также при участии ЕКА (Европейского космического агентства). НАСА и JAXA разработали для миссии микрокалориметрический спектрометр под названием Resolve.
В ходе 18-часового наблюдения Лебедя они включают в себя истекающий газ, производимый горячей массивной звездой, его взаимодействие с компактным компаньоном и турбулентную область, которая может представлять собой вихревой ток, создаваемый компаньоном, когда он перехватывает орбиты выходящего газа.
Прибор XRISM Resolve зафиксировал наиболее подробный на сегодняшний день рентгеновский спектр Cygnus X-3. Пики указывают на рентгеновские лучи, испускаемые ионизированными газами, а впадины образуются там, где газы поглощают рентгеновские лучи. Многие линии также смещаются в сторону более высоких и низких энергий из-за движения газа. Изображение предоставлено: сотрудничество JAXA/NASA/XRISM
В Лебеде X-3 звезда и компактный объект расположены настолько близко друг к другу, что совершают оборот по орбите всего за 4,8 часа. Считается, что двойная звезда находится на расстоянии около 32 000 световых лет от северного созвездия Лебедя.
В то время как густые облака пыли в центральной плоскости нашей галактики закрывают видимый свет от Лебедя.
Система погружена в текущий газ звезды, который освещается и ионизируется рентгеновскими лучами компактного компаньона. Газ излучает и поглощает рентгеновские лучи, и многие характерные пики и впадины спектра демонстрируют оба аспекта. Но простая попытка понять спектр терпит неудачу, потому что некоторые функции кажутся не там, где нужно.
Это связано с тем, что быстрое движение газа смещает эти структуры от их нормальной лабораторной энергии из-за эффекта Доплера. Долины поглощения обычно смещаются в сторону более высоких энергий, что позволяет предположить, что газ движется к нам со скоростью до 930 000 миль в час (1,5 миллиона км/ч). Пики выбросов смещаются вниз в сторону более низких энергий, что позволяет предположить, что газ удаляется от нас с меньшей скоростью.
Некоторые спектральные особенности показали гораздо более сильные долины поглощения, чем пики излучения. Причина такого дисбаланса, по мнению команды, заключается в том, что динамика звездного ветра позволяет движущемуся газу поглощать более широкий диапазон рентгеновских энергий, излучаемых спутником. Детали спектра XRISM, особенно при более высоких энергиях, богатых особенностями, создаваемыми ионизированными атомами железа, позволили ученым распутать эти эффекты.
«Ключом к получению этих деталей была способность XRISM контролировать систему на нескольких орбитах», — сказал Брайан Уильямс, научный сотрудник НАСА миссии Годдарда. «В этом спектре есть что исследовать, и мы надеемся, что это в конечном итоге поможет нам определить, действительно ли компактный объект Лебедь Х-3 является черной дырой».
XRISM — совместная миссия JAXA и НАСА при участии ЕКА. Вклад НАСА включает научное участие CSA (Канадского космического агентства).
