Рентгеновские двойные — одни из самых странных уток в космическом зоопарке, и они привлекают внимание за тысячи световых лет. Теперь астрономы получили новые радиоизображения высокого разрешения первой из когда-либо обнаруженных. Она называется Circinus X-1. На их снимках показан странный вид струи, исходящей от нейтронной звезды, входящей в двойную систему. Струя вращается как внеосевой разбрызгиватель, выбрасывая материал в окружающее пространство, посылая ударные волны в межзвездную среду.
Радиотелескоп MeerKAT в Южной Африке обнаружил S-образные струи, исходящие от нейтронной звезды. По словам ведущего исследователя Фрейзера Коуи, полученные им изображения являются первыми в истории изображениями таких струй с высоким разрешением. «Это изображение — первый раз, когда мы увидели убедительные доказательства прецессирующей струи от подтвержденной нейтронной звезды», — сказал он, имея в виду внеосевое вращение нейтронной звезды. «Это доказательство исходит как из симметричной S-образной формы радиоизлучающей плазмы в струях, так и из быстрой, широкой ударной волны, которая может быть создана только при изменении направления струи».
Такое неловкое вращение придает струям их необычную S-образную конфигурацию. Поскольку ученые не совсем уверены, какие явления изначально заставили их запуститься, изучение странного поведения дает представление об экстремальной физике, лежащей в основе его существования.
Подробное изучение струй нейтронных звезд
Измерения MeerKAT показали не только струю, но и выявили терминальные ударные волны, удаляющиеся от нейтронной звезды. Они происходят в областях, где струи врезаются в вещество в окружающем пространстве. Это первый раз, когда астрономы обнаружили такие ударные волны вокруг рентгеновской двойной звезды, такой как Circinus X-1. Эти волны движутся быстро — примерно со скоростью 10 процентов от скорости света, и их структура указывает на струю как на их источник. «Тот факт, что эти ударные волны охватывают широкий угол, согласуется с нашей моделью», — сказал Коуи. «Таким образом, у нас есть два веских доказательства того, что струя нейтронной звезды обрабатывается».
Скорость этих ударных волн превращает их в ускорители частиц, производящие высокоэнергетические космические лучи. Тот факт, что эти лучи существуют, говорит астрономам, что действие вокруг рентгеновской двойной звезды чрезвычайно энергично. Эта высокоэнергетическая активность привлекала внимание астрономов на протяжении полувека. Тем не менее, она остается загадочной системой, поэтому, как отмечает Коуи, важно наблюдать за струями и видеть, как их поведение меняется со временем. «Некоторые аспекты ее поведения недостаточно хорошо объяснены, поэтому очень полезно помочь пролить новый свет на эту систему, опираясь на 50 лет работы других», — сказал он. «Следующие шаги будут заключаться в том, чтобы продолжить наблюдение за струями и посмотреть, изменяются ли они со временем так, как мы ожидаем. Это позволит нам более точно измерить их свойства и продолжить узнавать больше об этом загадочном объекте».
О Цирцинусе X-1
Система Circinus X-1 содержит нейтронную звезду и компаньона. Пара находится примерно в 30 000 световых лет от нас в направлении созвездия Circinus южного полушария. Впервые она была обнаружена в июне 1969 года суборбитальной ракетой Aerobee, оснащенной рентгеновскими приборами, и в течение многих лет изучалась астрономами с помощью оптических, рентгеновских и радиотелескопов.
Система является довольно молодым членом класса рентгеновских двойных объектов. Обычно двойная пара состоит из черной дыры и звезды, похожей на Солнце, или нейтронной звезды и звезды, похожей на Солнце. Огромная гравитация более массивного члена пары постоянно вытягивает материал из компаньона. В конце концов, формируется горячий газовый диск, который по спирали опускается к поверхности нейтронной звезды. Этот процесс аккреции высвобождает огромное количество энергии, и часть ее питает струи. Они уносят материал из системы со скоростью, близкой к скорости света.
Возраст Circinus X-1 составляет около 4600 лет, согласно исследованиям материала вокруг двойной системы, проведенным с использованием наблюдений рентгеновской обсерватории Чандра. Это один из самых ярких объектов на рентгеновском небе, и его изучают с момента его открытия. Компонент нейтронной звезды чрезвычайно плотный и представляет собой оставшееся богатое нейтронами ядро сверхмассивной звезды, взорвавшейся как сверхновая около 4600 лет назад.
Астрономам известны сотни рентгеновских двойных звезд только в Млечном Пути. Исследования Circinus X-1 дают им представление о событиях и процессах, происходящих на ранних этапах жизни двойной звезды. Интересно, что еще одна рентгеновская двойная звезда демонстрирует s-образную структуру струи. Она называется SS 433. Однако у нее может не быть нейтронной звезды. Вместо этого может быть черная дыра, питающая эту систему. Это делает существование Circinus X-1 вдвойне интересным, поскольку она содержит нейтронную звезду, делающую во многом то же самое.
Для дополнительной информации
Из нейтронной звезды вылетел самолет, похожий на садовый разбрызгиватель
Рентгеновская двойная Circinus X-1
