Нейтронные звезды и черные дыры порождают принципиально разные ветра, выяснили ученые
Космическая обсерватория XRISM, являющаяся совместным проектом NASA и Европейского космического агентства (ESA), зафиксировала фундаментальные различия в природе космических ветров, порождаемых нейтронными звездами и сверхмассивными черными дырами. Это открытие ставит под сомнение прежние теоретические модели формирования этих мощных потоков вещества и их влияния на формирование галактик.
Наблюдения велись за нейтронной звездой GX 13+1, расположенной относительно близко по космическим меркам, что позволило получить беспрецедентно детальные данные. Инструмент Resolve на борту обсерватории зафиксировал рентгеновское излучение от аккреционного диска звезды — раскаленного вихря материи, постепенно падающей на ее поверхность. Именно процессы в таких дисках порождают мощные выбросы вещества, так называемые ветра, которые могут как стимулировать рождение новых звезд, сжимая гигантские молекулярные облака, так и подавлять его, рассеивая эти облака.
Ключевым открытием стала неожиданная характеристика ветра, исходящего от нейтронной звезды. Несмотря на то, что событие, предшествовавшее наблюдению, было чрезвычайно мощным и, вероятно, превысило так называемый предел Эддингтона (теоретический максимум светимости), скорость исходящего потока вещества оказалась неожиданно низкой — около одного миллиона километров в час. Это в сотни раз медленнее, чем ветра, которые, как ранее фиксировал XRISM, испускаются сверхмассивными черными дырами, также находящимися вблизи предела Эддингтона.
Более того, ветер от GX 13+1 оказался значительно плотнее и представлял собой единый, плотный поток, в то время как ветра от черных дыр были более разреженными и турбулентными. Этот контраст стал полной неожиданностью для ученых, которые предполагали, что при одинаковой светимости относительно предела Эддингтона механизмы формирования ветров должны быть схожи.
В качестве возможного объяснения астрофизики рассматривают разную природу излучения аккреционных дисков. Диски сверхмассивных черных дыр, несмотря на огромную светимость, холоднее из-за своих колоссальных размеров и излучают преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне. Диски же нейтронных звезд — значительно горячее и являются мощными источниками рентгеновских лучей. Ультрафиолетовое излучение, хотя и несет меньше энергии, взаимодействует с веществом иначе, что, возможно, и объясняет формирование более быстрых, но менее плотных ветров.
Если эта гипотеза подтвердится, это потребует кардинального пересмотра наших представлений о том, как энергия и материя взаимодействуют в самых экстремальных уголках Вселенной, определяя процессы формирования и эволюции целых галактик.
Исследование, основанное на этих данных, было опубликовано в журнале .