Астрономи за допомогою радіоінтерферометра ALMA в Чилі виявили унікальний об’єкт у Великій Магеллановій Хмарі. Система LMC P3, відома потужним гамма-випромінюванням, виявилася джерелом гігантського струменя холодного молекулярного газу. Про це повідомляє видання Universe Today.
Дивний гамма-об’єкт у залишку наднової
LMC P3 розташований усередині залишку наднової – «попелу» від вибуху масивної зорі, який залишив по собі компактний об’єкт. Сам факт існування залишку наднової пояснює появу нейтронної зорі або чорної діри, але не повністю розкриває джерело настільки потужних гамма-променів.
Щоб з’ясувати природу об’єкта, команда з двох японських університетів спрямувала ALMA не на високі енергії, а на холодний газ навколо LMC P3. Телескоп досліджував радіовипромінювання молекул чадного газу (CO) у холодній хмарі поблизу системи.
LMC P3 – один із небагатьох подібних об’єктів за межами Чумацького Шляху. Астрономи класифікують його як мікроквазар: систему, що складається з гарячої зорі спектрального типу O та компактного об’єкта – чорної діри або нейтронної зорі.
Гігантський «холодний» струмінь
За словами Ясуо Фукуї (Yasuo Fukui) з Університету Нагоя, який працював разом з керівником проєкту Бхуваною Гадікере Раджендрою (Bhuvana Gadikere Rajendra) з Університету Ґіфу, спостереження виявили щось незвичне: гігантський молекулярний струмінь.
Струмінь складається з молекулярного газу та простягається приблизно на 26 світлових років. Для порівняння: відстань до яскравої зорі Вега становить 25 світлових років, тож за масштабами він міг би майже з’єднати нас із цією зорею.
Незвичність у тому, що струмінь «холодний» за астрономічними мірками: його температура становить близько 35–60 кельвінів. Це тепліше за навколишній газ із температурою приблизно 15 кельвінів, але все ще дуже холодно. Така різниця вказує, що газ нагрівається за рахунок взаємодії з іншим струменем – високоенергетичним потоком частинок від компактного об’єкта, здатним живити гамма-випромінювання.
Саме така картина й очікується від мікроквазара, який викидає релятивістські струмені майже зі швидкістю світла.
Чим мікроквазар відрізняється від пульсара
Мікроквазари – це подвійні системи, де зоряної маси чорна діра або нейтронна зоря обертається разом із зорею-супутником. Компактний об’єкт притягує речовину з поверхні зорі, формуючи навколо себе акреційний диск. Така взаємодія вивільняє велику кількість енергії у вигляді рентгенівських і гамма-променів та запускає високоенергетичні струмені.
Альтернативна модель для пояснення LMC P3 передбачала пульсарні вітри: у такому випадку компактний об’єкт мав би бути пульсаром – швидко обертовою нейтронною зорею, що регулярно викидає струмені заряджених частинок.
Відкритий ALMA «холодний» молекулярний струмінь значно краще узгоджується саме зі сценарієм мікроквазара. Газ, який нагрівається ударними хвилями від високоенергетичного струменя, вказує на наявність акреційного диска й потужного джета від компактного об’єкта.
Оскільки чорні діри зазвичай породжують сильніші струмені, ніж нейтронні зорі, а гама-випромінювання LMC P3 є особливо інтенсивним, це вчені розглядають як «залізний аргумент» на користь мікроквазара з чорною дірою в центрі.
Що показали попередні спостереження
LMC P3 вперше виявили у 2016 році завдяки дуже яскравому гамма-випромінюванню. Це був перший подібний об’єкт, знайдений за межами нашої Галактики. Вже тоді астрономи запідозрили, що мають справу з рентгенівською подвійною системою, і спостереження рентгенівської обсерваторії «Чандра» підтримали цю ідею.
Пізніше космічний телескоп FERMI зареєстрував періодичність гамма-випромінювання LMC P3 із періодом 10,3 доби. Це вказувало на орбітальний рух у подвійній системі та можливість існування струменів.
Коли ALMA детально придивився до навколишніх газових хмар, він і побачив холодний молекулярний струмінь CO, що віддаляється від LMC P3. Це поставило нові питання про механізм «запуску» таких струменів.
Моделювання і наслідки відкриття
У науковій роботі команда пояснює, що підвищені температури у великій частині молекулярної хмари найкраще описуються як наслідок ударного нагріву струменем мікроквазара, який керується гамма-подвійною системою. Компактний об’єкт має акреційний диск, що живиться зоряним вітром від зорі типу O.
Виявлений CO-струмінь добре відповідає передбаченням магнітогідродинамічних (MHD) моделей. Вони показують, що молекулярний струмінь CO може сформуватися внаслідок взаємодії джета мікроквазара з навколишньою міжзоряною хмарою. Це дає сильні свідчення, що саме масова акреція в LMC P3 лежить в основі гамма-випромінювання.
Автори роботи роблять висновок, що подібні CO-струмені можуть бути характерною «відміткою» діяльності мікроквазарів. Відкриття LMC P3, разом із тривалими дослідженнями відомого мікроквазара SS 433, відкриває нові можливості для вивчення компактних об’єктів, їхніх струменів і впливу на навколишнє середовище.