Сверхяркий огонь Сигары

Галактика M82. Изображение: NASA / JPL-Caltech/SAO/NOAO

Орбитальный телескоп NuSTAR обнаружил в галактике Сигары сверхяркий пульсар, превращающийся в черную дыру

Александр Телишев

9 октября, 2014 11:28

6 мин

Американская орбитальная обсерватория NuSTAR случайно обнаружила, что сверхяркий источник рентгеновского излучения в галактике Сигары, удаленной от нас на три миллиарда световых лет, является не небольшой черной дырой, а самым ярким на сегодня и крайне необычным пульсаром. Эта мертвая звезда «ест» окружающую ее материю с рекордными темпами и, по оценкам участников пресс-конференции, проходившей в ночь на четверг в Лаборатории реактивного движения НАСА, она может превратиться в настоящую черную дыру в близком по космическим меркам будущем.

«Мы всегда считали, что все мощные ультраяркие источники рентгеновского излучения, которые были найдены в окружающей нас Вселенной в последние годы, должны быть черными дырами. Когда мы впервые увидели пульсации в данных, поступающих с телескопа, мы подумали, что они исходят от какого-то другого источника излучения», — рассказал журналистам Маттео Бачетти из университета Тулузы, один из первооткрывателей мертвой «суперзвезды».

Как объяснил Пол Герц, руководитель отдела астрофизических исследований в НАСА, данное открытие было совершено во многом случайно. Орбитальный телескоп NuSTAR был запущен в июле 2012 года для того, чтобы заглянуть в центр сверхмассивных черных дыр и раскрыть тайны рождения галактик в дни юности Вселенной, а не для наблюдений за пульсарами, чье излучение он просто не должен «видеть».

В прошлом году NuSTAR наблюдал за относительно крупной и активной галактикой М82, которую астрономы часто называют «Сигарой» из-за ее формы и угла наклона по отношению к наблюдателям на Земле. В ней на рубеже тысячелетий был найден таинственный рентгеновский источник M82 X-1 при помощи инструментов телескопа «Чандра». Его сверхвысокая яркость заставила ученых подозревать, что они имеют дело с черной дырой так называемой промежуточной массы, однако доказать это достаточно долго не получалось из-за проблем с наблюдением за окрестностями центра M82. В августе этого года американские астрономы вычислили примерную массу черной дыры, которая оказалась тяжелее Солнца в 400 раз.

Неподалеку от этой, как оказалось, уникальной и чрезвычайно прожорливой черной дыры был найден еще один ультраяркий источник рентгеновского излучения, получивший имя M82 X-2. Научная команда NuSTAR, поведала журналистам ее руководитель Фиона Харрисон, решила убить двух зайцев сразу и посвятила две недели работы телескопа этим двум многообещающим черным дырам.

Нейтронная звезда, перетягивающая на себя материю светила-спутника. Изображение: NASA/JPL-Caltech

«Когда я смотрел на этот источник, я, конечно, был абсолютно уверен в том, что он является черной дырой. Меня интересовали небольшие флуктуации в силе излучения, которые мы обычно используем для оценки массы черной дыры. Но когда я увидел данные с NuSTAR, я понял, что сигнал не просто менялся — он пульсировал, а черные дыры не могут этого делать. Он пульсировал так быстро и так стабильно, что он мог быть только вращающейся нейтронной звездой, пульсаром», — объясняет Бачетти.

В чем заключается разница между черными дырами и пульсарами? Сегодня астрономы считают, что они возникают при схожих условиях и являются, по сути, останками мертвых светил, лишившихся запасов «звездного горючего» — водорода и гелия. Исчерпав запасы термоядерного топлива, престарелая звезда стремительно сжимается под действием гравитации, в результате чего часть ее материи выбрасывается в окружающее пространство и разогревается до сверхвысоких температур, а остатки звезды превращаются в пульсар или черную дыру.

Как пояснил Герц, загадка и проблема для современной астрофизики заключается в том, что яркость M82 X-2 в рентгеновском диапазоне выше, чем аналогичный показатель для всех типов излучения Солнца, в 10 миллионов раз. Это означает, что пульсар перетягивает на себя материю невидимого для нас светила-спутника с огромной скоростью, превышая теоретический предел в 10 раз, и преобразует практически всю ее энергию в рентгеновское излучение. Подобные аппетиты, подчеркивают участники пресс-конференции, характерны для черных дыр и ранее никогда не встречались астрономам при наблюдениях за пульсарами.

«Этот пульсар обладает сильнейшим магнитным полем, которое захватывает и перенаправляет поедаемую им материю к полюсам мертвой звезды, где она разогревается до сверхвысоких температур, часто достигающих 10 миллионов градусов (Кельвина). Благодаря этому подобные объекты превращаются в гигантский вращающийся рентгеновский прожектор или маяк, чей луч временами проходит по Земле. Мы знаем о существовании бесчисленного множества пульсаров, но мы никогда не находили столь яркого объекта, и пока у нас нет идей, как такое вообще возможно с точки зрения физики», — продолжил астрофизик.

По мнению канадского теоретика Джанет Гладстоун, открытие NuSTAR вынудит ее коллег пересмотреть не только теории, описывающие поведение пульсаров, но и заново взглянуть на то, как устроены и как поглощают материю черные дыры. Она полагает, что дальнейшее изучение M82 X-2 даст ученым ключ к пониманию того, как возникают сверхмассивные черные дыры в центрах галактик и как им удается расти со скоростью, превышающей теоретические пределы.

Отвечая на вопросы журналистов, Харрисон не исключила возможности того, что эта мертвая звезда может превратиться в настоящую черную дыру в будущем благодаря тому, что она поглощает огромное количество материи, чей объем, по выражению самой руководительницы научной команды NuSTAR, равен «диете черной дыры».

«Конечно, этого не случится во время нашей жизни, однако M82 X-2 должен превратиться в черную дыру в ближайшее время по меркам астрономии и срокам жизни звезд, галактик и других космических объектов. Это произойдет тогда, когда пульсар достигнет массы, превышающей аналогичный показатель для Солнца в два-три раза», — заключает астроном.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе