Изображение предоставлено: Chandra
Многие из звезд, которые мы видим в шаровых звёздных скоплениях, на самом деле являются двойными звездами, сформированными, когда две звезды попадают в гравитацию друг друга. Чандра может обнаружить уникальную рентгеновскую подпись, которую испускает нейтронная звезда, которая невидима в оптическом телескопе. Исследования показывают, что эти двойные нейтронные звезды образуются гораздо чаще в шаровых скоплениях, чем в других частях галактики.
Рентгеновская обсерватория Чандра НАСА подтвердила, что близкие контакты между звездами образуют двухзвездные системы, излучающие рентгеновское излучение, в плотных шаровых звездных скоплениях. Эти рентгеновские двойные имеют другой процесс рождения, чем их двоюродные братья вне шаровых скоплений, и должны оказывать глубокое влияние на эволюцию скопления.
Команда ученых во главе с Дэвидом Пули из Массачусетского технологического института в Кембридже воспользовалась уникальной способностью Чандры точно находить и определять отдельные источники для определения количества источников рентгеновского излучения в 12 шаровых скоплениях в нашей Галактике. Большинство источников представляют собой двойные системы, содержащие коллапсирующую звезду, такую как нейтронная звезда или белая карликовая звезда, которая оттягивает вещество от нормальной, подобной Солнцу звезды-компаньона.
«Мы обнаружили, что число рентгеновских двойных тесно связано с частотой встреч между звездами в скоплениях», - сказал Пули. «Мы пришли к выводу, что двоичные файлы формируются в результате этих встреч. Это случай воспитания, а не природы ».
Аналогичное исследование, проведенное Крейгом Хейнке из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, подтвердило этот вывод и показало, что примерно 10 процентов этих рентгеновских двойных систем содержат нейтронные звезды. Большинство этих нейтронных звезд, как правило, молчат, тратя менее 10% своего времени на активное питание от своего спутника.
Шаровое скопление представляет собой сферическую совокупность сотен тысяч или даже миллионов звезд, гудящих вокруг друг друга в гравитационно-связанном звездном улье, диаметр которого составляет около ста световых лет. Звезды в шаровом скоплении часто находятся на расстоянии всего лишь одной десятой светового года друг от друга. Для сравнения, ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года.
Так как многие звезды движутся так близко друг к другу, взаимодействия между звездами часто происходят в шаровых скоплениях. Звезды, хотя и редко сталкивающиеся, действительно оказываются достаточно близко, чтобы образовать двойные звездные системы или заставить двойные звезды обмениваться партнерами в запутанных танцах. Полученные данные свидетельствуют о том, что рентгеновские двойные системы образуются в плотных скоплениях, известных как глобулярные скопления, примерно раз в день где-то во Вселенной.
Наблюдения, сделанные рентгеновским спутником Ухуру в НАСА в 1970-х годах, показали, что шаровые скопления, по-видимому, содержат непропорционально большое количество рентгеновских двойных источников по сравнению с Галактикой в целом. Обычно только одна из миллиарда звезд является членом рентгеновской двойной системы, содержащей нейтронную звезду, тогда как в шаровых скоплениях эта доля больше похожа на одну миллионную.
Настоящее исследование подтверждает ранее высказанные предположения о том, что вероятность образования рентгеновской двойной системы резко возрастает из-за скопления в шаровом скоплении. В этих условиях два процесса, известные как трехзвездные обменные столкновения и приливные захваты, могут привести к увеличению количества источников рентгеновского излучения в шаровых скоплениях в тысячу раз.
В обменном столкновении одинокая нейтронная звезда встречает пару обычных звезд. Интенсивная гравитация нейтронной звезды может побудить самую массивную обычную звезду «сменить партнеров» и соединиться с нейтронной звездой, выталкивая более легкую звезду.
Нейтронная звезда также может совершить падающее столкновение с одной нормальной звездой, а интенсивная гравитация нейтронной звезды может исказить гравитацию нормальной звезды в процессе. Потеря энергии в результате искажения может помешать нормальной звезде ускользнуть от нейтронной звезды, что приведет к так называемому приливному захвату.
«Помимо решения давней загадки, данные Чандры дают возможность для более глубокого понимания эволюции глобулярных кластеров», - сказал Хайнке. «Например, энергия, выделяющаяся при образовании тесных двойных систем, может удерживать центральные части кластера от коллапса, образуя массивную черную дыру».
Центр космических полетов имени Маршалла при НАСА, Хантсвилл, штат Алабама, управляет программой «Чандра» для Управления космических наук, штаб-квартира НАСА, Вашингтон. Нортроп Грумман из Редондо-Бич, Калифорния, ранее TRW, Inc., был главным подрядчиком по разработке обсерватории. Смитсоновская астрофизическая обсерватория контролирует научные и летные операции из рентгеновского центра Чандра в Кембридже, штат Массачусетс.
Первоначальный источник: пресс-релиз Чандра
