Радиоизображение S-образной прецессирующей струи, выброшенной из нейтронной звезды в Цирцине X-1. Как сам Cir X-1 (центр изображения), так и источник фона были вычтены из изображения, чтобы сделать форму S более четкой. Струи представляют собой быстрые узкие потоки материала, вытекающие наружу из Цир X-1. Размер струй на фоне неба кажется размером с монету на расстоянии 100 метров, но их фактический размер составляет более пяти световых лет. Фото предоставлено: Фрейзер Коуи, авторство (CC BY 4.0)
Впервые удалось сфотографировать странный, похожий на садовую разбрызгиватель, луч, исходящий от нейтронной звезды.
S-образная структура образуется, когда струя меняет направление из-за кувыркающегося движения диска горячего газа вокруг звезды — процесс, называемый прецессией, который наблюдался в черных дырах, но никогда раньше в нейтронных звездах.
Этот конкретный объект расположен в двойной звездной системе Циркинус.
Он настолько плотный, что чайная ложка его материала весит столько же, сколько гора Эверест.
Двойные звездные системы состоят из двух звезд, связанных между собой гравитацией. В случае с Циркулом X-1 одной из них является нейтронная звезда.
И нейтронные звезды, и черные дыры — это космологические монстры, которые образуются, когда самые большие звезды во Вселенной умирают и разрушаются под действием собственной гравитации.
Однако последние гораздо более массивны и их можно распознать только по гравитационному эффекту, тогда как первые можно наблюдать напрямую, несмотря на их плотность.
Они являются одними из самых экстремальных объектов во Вселенной, а их внутренняя часть почти полностью состоит из нейтронов.
Струя, исходящая от нейтронной звезды, была обнаружена командой астрономов из Оксфордского университета, которая использовала MeerKAT — радиотелескоп в Южной Африке — для создания наиболее детальных изображений Циркула X-1 с высоким разрешением.
Изображения, представленные на Национальной астрономической конференции в Университете Халла на этой неделе, также включают первое в истории изображение струи S-образной формы, исходящей из подтвержденной нейтронной звезды. феномен.
Ведущий исследователь Фрейзер Коуи сказал, что существует еще одна система, известная своими S-образными джетами, под названием SS433, но недавние результаты показали, что этот объект, скорее всего, был черной дырой.
«На этом изображении мы впервые увидели убедительные доказательства прецессирующей струи подтвержденной нейтронной звезды», — сказал он.
«Эти доказательства основаны как на симметричной S-образной форме радиоизлучающей плазмы в струях, так и на быстрой широкой ударной волне, которая может быть создана только при изменении направления струи.
«Это предоставит ценную информацию об экстремальных физических явлениях, лежащих в основе запуска реактивного самолета, — явлении, которое до сих пор недостаточно изучено».
Огромная плотность нейтронной звезды создает сильную гравитацию, которая вытягивает газ из звезды-компаньона, образуя вокруг нее диск горячего газа, который по спирали движется вниз к ее поверхности.
Этот процесс, называемый аккрецией, каждую секунду высвобождает огромное количество энергии, более мощное, чем миллион солнц. Часть этой энергии питает струи — узкие лучи материала, исходящие из двойной звездной системы, которые движутся почти со скоростью света.
Недавние обновления телескопа MeerKAT привели к получению изображений превосходной чувствительности и более высокого разрешения. Это позволило команде увидеть явные доказательства существования S-образной структуры в струе Circinus X-1, похожей по форме на распыление воды из садового разбрызгивателя.
Кроме того, исследователи также обнаружили движущиеся завершающие ударные волны — первые, зафиксированные у рентгеновской двойной звезды. Это области, где струя сильно воздействует на окружающий материал, вызывая ударную волну.
Радиоизображение телескопа MeerKAT, показывающее Цирцин X-1 в центре, внутри сферического остатка сверхновой, в которой он родился. Ударные волны, вызванные струями, можно увидеть выше и ниже Cir X-1, а S-образная структура струй несколько скрыта ярким источником на заднем плане. Фото предоставлено: Фрейзер Коуи, авторство (CC BY 4.0)
Команда Коуи измерила волны, движущиеся со скоростью около 10% скорости света, подтвердив, что они были вызваны быстрой струей, а не чем-то более медленным, например ветром материи со звезд.
«Тот факт, что эти ударные волны охватывают широкий угол, согласуется с нашей моделью», — сказал Коуи. «Итак, у нас есть два убедительных доказательства прецессии струи нейтронной звезды».
Измеряя скорость ударных волн, астрономы также смогут лучше понять, из чего состоит струя, вызывающая их.
Ударные волны эффективно действуют как ускорители частиц в космосе, производя космические лучи высокой энергии, а максимальная энергия частиц, которые можно ускорить, зависит от их скорости.
«Цирк X-1 — один из самых ярких объектов на рентгеновском небе, его изучают уже более полувека», — сказал Коуи. «Но, несмотря ни на что, она остается одной из самых загадочных систем, которые мы знаем».
«Некоторые аспекты ее поведения недостаточно объяснены, поэтому очень полезно помочь пролить новый свет на эту систему, основываясь на 50-летней работе других».
Он добавил: «Следующими шагами будет продолжение наблюдения за самолетами и наблюдение за тем, меняются ли они со временем, как ожидалось».
«Это позволит нам точнее измерить их свойства и узнать еще больше об этом загадочном объекте».
Информация от: Королевским астрономическим обществом.
