Изображение предоставлено NASA
Ученые из Канадского института теоретической астрофизики (CITA) и НАСА зафиксировали беспрецедентные подробности вихревого потока газа, парящего в нескольких милях от поверхности нейтронной звезды, которая сама является сферой, шириной всего около десяти миль.
Огромный и редкий взрыв на поверхности этой нейтронной звезды, израсходовавший за три часа больше энергии, чем Солнце за 100 лет, осветил этот район и позволил ученым шпионить за деталями региона, ранее не обнаруженными. Они могли видеть детали так же хорошо, как и кольцо газа, кружащегося вокруг нейтронной звезды и перетекающего на нее, поскольку это кольцо прогнулось от взрыва, а затем медленно восстановило свою первоначальную форму примерно через 1000 секунд.
Все это происходило на расстоянии 25 000 световых лет от Земли, отснятое секунду за секундой, как в кино, с помощью процесса, называемого спектроскопией, с помощью NASA Rossi X-ray Timing Explorer.
Доктор Дэвид Баллантайн из CITA в Университете Торонто и доктор Тод Строхмайер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, представляют этот результат в предстоящем выпуске Astrophysical Journal Letters. Наблюдение позволяет по-новому взглянуть на поток аккреционного диска нейтронной звезды (и, возможно, черной дыры), обычно слишком мелкий, чтобы разрешить его даже самым мощным телескопам.
«Это первый случай, когда мы смогли наблюдать внутренние области аккреционного диска, в данном случае буквально в нескольких милях от поверхности нейтронной звезды, в реальном времени изменять его структуру», - сказал Баллантайн. «Аккреционные диски, как известно, обтекают многие объекты во Вселенной, от новых звезд до гигантских черных дыр в далеких квазарах. Детали того, как такие диски могут быть выведены только до сих пор ».
Нейтронная звезда - это плотное ядро взорвавшейся звезды, по крайней мере, в восемь раз более массивное, чем Солнце. Нейтронная звезда содержит массу Солнца, упакованную в сферу размером не больше Торонто. Аккреционный диск относится к потоку горячего газа (плазмы), циркулирующему вокруг нейтронных звезд и черных дыр, привлеченных сильной гравитацией региона. Этот газ часто поставляется соседней звездой.
Когда вещество падает на нейтронную звезду, оно накапливает 10–100-метровый слой материала, состоящий в основном из гелия. Слияние гелия с углеродом и другими более тяжелыми элементами высвобождает огромную энергию и обеспечивает мощный всплеск рентгеновского света, гораздо более энергичный, чем видимый свет. (Ядерный синтез - это тот же процесс, что и Солнце.) Такие вспышки могут происходить несколько раз в день на нейтронной звезде и продолжаться около 10 секунд.
То, что Баллантайн и Штромайер наблюдали на этой нейтронной звезде, названной 4U 1820-30, было «супер-взрывом». Они гораздо более редки, чем обычные гелиевые импульсы, и выделяют в тысячу раз больше энергии. Ученые утверждают, что причиной этих сверхпрыжков является накопление ядерной золы в форме углерода в результате синтеза гелия. Современное мышление предполагает, что накапливание угольной золы до такой степени, что она начинает плавиться, занимает несколько лет.
Супер-взрыв был настолько ярким и длинным, что действовал как прожектор, излучаемый с поверхности нейтронной звезды и на самую внутреннюю область аккреционного диска. Рентгеновский свет от вспышки освещал атомы железа в аккреционном диске, процесс, называемый флуоресценцией. Rossi Explorer зафиксировал характерную черту флуоресценции железа, то есть его спектр. Это, в свою очередь, предоставило информацию о температуре, скорости и местоположении железа вокруг нейтронной звезды.
«Rossi Explorer может измерять спектр флуоресценции атомов железа каждые несколько секунд», - сказал Штромайер. «Сложив всю эту информацию, мы получаем представление о том, как этот аккреционный диск деформируется термоядерным взрывом. Это лучший вид, который мы можем надеяться получить, потому что разрешение, необходимое для того, чтобы фактически увидеть это действие как изображение, а не спектры, будет в миллиард раз больше, чем предлагает космический телескоп Хаббл ».
По словам ученых, взрывные нейтронные звезды служат лабораторией для изучения аккреционных дисков, которые видны (но менее подробно) через Вселенную вокруг близких звездных черных дыр и чрезвычайно далеких квазарных галактик. Звездные черные дыры с аккреционными дисками не производят рентгеновские вспышки.
Rossi Explorer был запущен в декабре 1995 года для наблюдения за быстро меняющимися, энергичными и быстро вращающимися объектами, такими как сверхмассивные черные дыры, активные галактические ядра, нейтронные звезды и миллисекундные пульсары.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
