«Чандра» виявила 84 «гіперм’які» джерела рентгенівського випромінювання в сусідніх галактиках

Астрономи під керівництвом Мустафи Мухібулли виявили 84 яскраві точкові джерела рентгенівського випромінювання, які здебільшого вислизали від попередніх оглядів близьких галактик. Їх назвали гіперм’якими рентгенівськими джерелами (hypersoft X-ray sources, HSS): майже вся їхня емісія припадає на надзвичайно низькі енергії — переважно нижче ніж 0,3 кеВ. Знахідку зробили, повторно проаналізувавши відкриті дані рентгенівської обсерваторії NASA «Чандра». 3

Вибірка охоплює спіральні галактики M31 (Андромеда) і M101 («Вертушка»), а також чотири еліптичні галактики. Поки що HSS — це насамперед спостережний клас: дані переконливо показують їхній незвичний енергетичний спектр, однак фізична природа кожного конкретного джерела лишається невизначеною. 3

Чому їх не помічали

У більшості пошуків рентгенівських джерел основна увага приділяється вищим енергіям. Із HSS усе навпаки: вони яскраво проявляються в найм’якшому, низькоенергетичному діапазоні «Чандри», але тьмяніють або зникають на зображеннях у звичніших, вищих рентгенівських енергіях. Дослідники визначають цей клас за домінуванням випромінювання нижче 0,3 кеВ: відношення кількості фотонів у діапазоні 0,15–0,3 кеВ до діапазону 0,3–1,0 кеВ перевищує 8. 3

Такі об’єкти важко виявляти з двох причин:

• на самому нижньоенергетичному краю свого діапазону чутливість «Чандри» обмежена;
• ультрафіолетове випромінювання, яке мають породжувати такі м’які спектри, легко поглинають міжзоряні водень і гелій ще до того, як воно досягає Землі.

У результаті між рентгенівським та ультрафіолетовим діапазонами виникає своєрідна «сліпа зона» спостережень, яка могла роками приховувати ці яскраві джерела. Раніше вже зазначалося, що об’єкти, які випромінюють лише нижче 0,3 кеВ, майже не потрапляли до стандартних каталогів і опублікованих списків джерел «Чандри». 6

Що може бути джерелом такого випромінювання

Одне з провідних пояснень — подвійна система з акрецією, у якій компактний об’єкт перетягує газ із зорі-компаньйона. Таким об’єктом може бути білий карлик, нейтронна зоря або чорна діра. Газ, що падає всередину системи й нагрівається, здатен створювати спектр, у якому переважають екстремальне ультрафіолетове та надм’яке рентгенівське випромінювання, а не жорсткіші рентгенівські промені, типові для багатьох рентгенівських подвійних систем.

За спектрами «Чандри» температуру речовини оцінюють приблизно у 200–250 тисяч °C. Це не пряме вимірювання: оцінка залежить від моделі, адже її отримано на межі низькоенергетичної чутливості телескопа. Тому однаковий «гіперм’який» вигляд можуть мати системи з різними компактними об’єктами або різними режимами акреції.

Чому це важливо

Якщо частина HSS виявиться білими карликами, які стабільно набирають масу від компаньйонів, вони можуть допомогти знайти системи, що наближаються до умов вибуху наднової типу Ia. Шляхи формування таких наднових досі залишаються однією з важливих невирішених проблем астрофізики.

Імовірно потужне ультрафіолетове випромінювання HSS може також впливати на простір поза самими подвійними системами. Ультрафіолет іонізує навколишній газ, а зміна ступеня іонізації позначається на його хімії та охолодженні — процесах, важливих для поведінки газу всередині галактик. NASA зазначає, що нововиявлені об’єкти можуть бути пов’язані і з походженням наднових типу Ia, і з іонізацією міжзоряного газу.

Що має з’ясувати «Габбл»

Наступний ключовий крок — перевірити ультрафіолетове випромінювання, яке випливає з вимірів «Чандри». Заплановані спостереження Космічним телескопом «Габбл» мають знайти або встановити обмеження для ультрафіолетових відповідників окремих HSS. Це дасть незалежну перевірку енергетичних оцінок, отриманих за їхніми надм’якими рентгенівськими спектрами.

Поєднання УФ-даних із рентгенівською яскравістю, мінливістю, місцевим оточенням і можливими ознаками зорі-компаньйона може допомогти відрізнити системи з білими карликами від систем із нейтронними зорями чи чорними дірами. Також це покаже, чи є гіперм’які джерела одним фізичним типом об’єктів, чи лише спільною назвою для кількох різних видів компактних подвійних систем з подібним низькоенергетичним спектром.