Астрономы, следящие за взрывом сверхновой в соседней галактике M83, вместо этого стали свидетелями мощного взрыва другого типа: нового сверхъестественного источника рентгеновского излучения или ULX. В результате того, что ученые называют «экстраординарной вспышкой», ULX в M83 увеличил яркость рентгеновского излучения по крайней мере в 3000 раз, что является одним из самых больших изменений в рентгеновских лучах, когда-либо наблюдавшихся для этого типа объектов.
«Вспышка этого ULX застала нас врасплох и была верным признаком того, что мы обнаружили что-то новое в том, как растут черные дыры», - сказал Роберто Сориа из Университета Кертина в Австралии, который руководил новым исследованием.
Исследователи говорят, что этот взрыв является прямым доказательством существования популяции старых летучих звездных черных дыр и дает новое понимание природы таинственного класса черных дыр, которые могут производить в рентгеновских лучах столько энергии, сколько излучают миллионы солнц на всех длинах волн. .
Астрофизик Билл Блэр из Университета Джона Хопкинса пишет в блоге Chandra: «В ожидании следующей сверхновой звезды в M83 произошла забавная вещь», сказал, что эта галактика, также известная как галактика Южная Вертушка, «является удивительным даром природы. Находясь на расстоянии 15 миллионов световых лет от нас, это на самом деле одна из самых близких галактик (всего в 7-8 раз дальше, чем галактика Андромеды), но она выглядит почти точно лицом к лицу, давая землянам фантастический вид на ее красивые спиральные рукава и активное звездообразующее ядро ».
С 1923 года M83 сгенерировала шесть наблюдаемых сверхновых, но последняя наблюдалась в 1983 году. «Нам давно пора сделать новую сверхновую!» Написал Блер.
Итак, многие астрономы наблюдали M83, надеясь обнаружить новую сверхновую, но вместо этого увидели резкий скачок яркости рентгеновского излучения, который, по мнению исследователей, вероятно, произошел из-за внезапного увеличения количества материала, падающего в темноту. отверстие.
ULX может испускать больше рентгеновских лучей, чем большинство «обычных» двойных систем, в которых звезда-компаньон находится на орбите нейтронной звезды или черной дыры. Рентгеновское излучение сверхразмерного размера предполагает, что ULX содержат черные дыры, которые могут быть намного более массивными, чем те, что обнаружены где-либо еще в нашей галактике.
Составное изображение спиральной галактики M83. (Рентгеновский снимок: NASA / CXC / Университет Кертина / Р. Сориа и др., Оптика: НАСА / STScI / Колледж Мидлбери / Ф. Винклер и др.)
Звезды-компаньоны ULX при идентификации обычно являются молодыми массивными звездами, что означает, что их черные дыры также молодые. Однако последнее исследование предоставляет прямые доказательства того, что ULX могут содержать гораздо более старые черные дыры, а некоторые источники могли быть ошибочно идентифицированы как молодые.
Наблюдения за M83 проводились с Чандрой в течение нескольких лет. Никаких признаков ULX не было обнаружено на исторических рентгеновских изображениях, сделанных обсерваторией Эйнштейна в 1980 году, ROSAT в 1994 году, XMM-Newton Европейского космического агентства в 2003 и 2008 годах, обсерваторией NASA Swift в 2005 году, наблюдениями телескопа Magellan в апреле 2009 года или на снимке телескопа Хаббла, полученном в августе 2009 г.
Но в 2011 году Сориа и его коллеги использовали оптические изображения, полученные с обсерватории Джемини и космического телескопа Хаббла НАСА, и увидели ярко-синий источник на месте рентгеновского источника.
Отсутствие синего источника на более ранних изображениях указывает на то, что звезда-компаньон черной дыры слабее, краснее и имеет гораздо меньшую массу, чем большинство спутников, которые ранее были напрямую связаны с ULX. Яркое голубое оптическое излучение, наблюдаемое в 2011 году, должно быть вызвано резким накоплением большего количества материала от звезды-компаньона.
«Если бы ULX наблюдали только во время пика рентгеновского излучения в 2010 году, систему легко можно было бы принять за черную дыру с массивным, гораздо более молодым звездным спутником, возрастом от 10 до 20 миллионов лет», - сказал соавтор. -автор Блэр.
Спутником черной дыры в M83, вероятно, является красный гигант, которому не менее 500 миллионов лет, а масса ее в четыре раза меньше массы Солнца. Теоретические модели эволюции звезд предполагают, что черная дыра должна быть почти такой же старой, как и ее спутник.
Другой ULX, содержащий летучую старую черную дыру, недавно был обнаружен в галактике Андромеды группой под руководством Аманприта Каура из Университета Клемсона, опубликованный в февральском выпуске журнала Astronomy and Astrophysics за 2012 год. Мэтью Миддлтон и его коллеги из Даремского университета сообщили о дополнительной информации в мартовском выпуске «Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества» за 2012 год. Они использовали данные от Chandra, XMM-Newton и HST, чтобы показать, что ULX очень изменчив, а его компаньон - старая красная звезда.
«С этими двумя объектами становится ясно, что существуют два класса ULX: один содержит молодые, постоянно растущие черные дыры, а другой - старые черные дыры, которые беспорядочно растут», - сказал Кип Кунц, соавтор новой статьи M83. также Университета Джонса Хопкинса. «Нам очень повезло наблюдать объект M83 как раз в нужное время, чтобы провести сравнение до и после».
Статья с описанием этих результатов появится в выпуске Astrophysical Journal от 10 мая.
Источники: НАСА, Блог Чандры