Chandra odhalila 84 „hyperměkkých“ zdrojů rentgenového záření v blízkých galaxiích

Astronomové vedení Mustafou Muhibullahem znovu prošli veřejně dostupná pozorování z rentgenové observatoře Chandra NASA a našli 84 jasných bodových zdrojů, které dosavadní průzkumy z velké části míjely. Nazvali je hyperměkké rentgenové zdroje (HSS, z anglického hypersoft X-ray sources).

Jejich zvláštnost spočívá v tom, že vyzařují hlavně při mimořádně nízkých rentgenových energiích, převážně pod hranicí 0,3 keV. Vzorek zahrnuje spirální galaxie M31 neboli Galaxii v Andromedě a M101 zvanou Větrník, stejně jako čtyři eliptické galaxie. Jde zatím o třídu vymezenou pozorováním: její charakteristický energetický podpis je zřejmý, přesná fyzikální povaha jednotlivých zdrojů však zůstává otevřená. 3

Proč zůstaly tak dlouho skryté

Běžné hledání rentgenových zdrojů se soustředí na vyšší energie. Hyperměkké zdroje se naopak výrazně ukazují jen v nejměkčí části dat z Chandry; v tradičně používaných snímcích ve vyšších rentgenových energiích jsou slabé, nebo zcela mizí.

Tým je vymezil jako objekty s dominantní emisí pod 0,3 keV a s velmi vysokým poměrem fotonů v pásmu 0,15–0,3 keV vůči pásmu 0,3–1,0 keV. 3

Jejich objevení komplikují dvě omezení:

• Na úplném nízkoenergetickém okraji svého rozsahu má Chandra omezenou citlivost.
• Ultrafialové záření, které takto měkké spektrum naznačuje, po cestě k Zemi snadno pohltí mezihvězdný vodík a helium.

Vzniká tak pozorovací mezera mezi rentgenovou a ultrafialovou oblastí spektra. Právě v ní mohla početnější populace jasných objektů unikat pozornosti celé roky. Starší práce s daty Chandry již upozorňovaly, že zdroje vyzařující pouze pod 0,3 keV se většinou neobjevují ve standardních katalozích ani v publikovaných seznamech zdrojů. 6

Co by mohlo být jejich motorem

Jednou z hlavních možností je akreující dvojhvězdný systém. Kompaktní objekt přitahuje plyn ze své průvodní hvězdy; tímto objektem může být bílý trpaslík, neutronová hvězda nebo černá díra. Padající hmota se zahřívá a místo obvyklejšího tvrdšího rentgenového záření může vytvářet spektrum, v němž převládá extrémní ultrafialové a velmi měkké rentgenové záření.

Z rentgenových spekter vyplývají teploty zhruba 200 000 až 250 000 °C. Nejde ale o přímé změření teploty: hodnota závisí na modelu, protože je odvozena z dat pořízených na samé hranici citlivosti teleskopu. Stejný hyperměkký vzhled proto mohou vytvářet různé kompaktní objekty nebo různé režimy akrece.

Důsledky pro supernovy i plyn mezi hvězdami

Pokud část těchto zdrojů tvoří bílí trpaslíci, kteří stabilně přibírají hmotu od průvodce, mohly by označovat systémy směřující k podmínkám spojeným s explozemi supernov typu Ia. Otázka, které konkrétní dvojhvězdné systémy jsou předchůdci těchto supernov, patří mezi dlouhodobě nevyřešené problémy hvězdné astrofyziky.

Důležitý může být i jejich předpokládaný výkon v ultrafialové oblasti. Ultrafialové fotony ionizují okolní plyn, což mění jeho chemii i schopnost chladnout. Tyto procesy ovlivňují chování plynu v galaxiích. NASA uvádí, že nově rozpoznané zdroje mohou přispět jak k výzkumu předchůdců supernov typu Ia, tak k pochopení ionizace mezihvězdného plynu.

Hubble má ověřit ultrafialové záření

Dalším krokem budou plánovaná pozorování Hubbleovým vesmírným teleskopem. U vybraných HSS mají hledat ultrafialové protějšky, případně stanovit přísné limity pro jejich jasnost. To poskytne nezávislou kontrolu množství energie v UV oblasti, které vědci odvozují z velmi měkkých rentgenových spekter Chandry.

Spojení UV měření s rentgenovou jasností, proměnností, místním prostředím a případnými stopami po průvodní hvězdě by mělo pomoci rozlišit systémy s bílými trpaslíky od systémů s neutronovými hvězdami či černými dírami. Zároveň ukáže, zda jsou hyperměkké zdroje jednou fyzikální populací, nebo jen společným označením pro několik druhů kompaktních dvojhvězd s nezvykle nízkoenergetickým spektrem.