Використовуючи космічний апарат NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), вчені вирішили давню астрономічну загадку.
Вчені з’ясували, чому об’єкт Лебідь Х-3 настільки яскравий. Цей об’єкт являє собою систему із зірки і, можливо, чорної діри, що знаходиться в 24 тисячах світлових років у Чумацькому Шляху.
Систему Лебідь Х-3 виявили на початку 1970-х років, коли радіотелескопи зафіксували потужні струмені, що вириваються майже зі швидкістю світла. Ці струмені випромінювали радіохвилі протягом кількох днів, а потім раптово загасали.
У 70-х роках цю систему називали “астрономічною головоломкою”, оскільки астрономам не вдавалося побачити Лебідь Х-3 у видимому світлі. Система прихована за щільними шарами пилу в галактичній площині. Радіоастрономи координували свої дії телефоном, щоб зафіксувати увімкнення і вимкнення Лебідь Х-3.
Наразі вчені встановили, що Лебідь Х-3 є рентгенівською подвійною системою, де масивна зірка передає речовину більш компактному об’єкту, найімовірніше, чорній дірі з масою приблизно у 5 разів більшою за Сонце, хоча можливо і нейтронній зірці.
Ця масивна зірка – зірка Вольфа-Райє, що проходить рідкісну фазу, характерну не для всіх зірок-надгігантів. У цей період вони випромінюють потужні зоряні вітри, що виносять частини їхньої зовнішньої оболонки в космос. Ці частинки живлять аккреційний диск, що обертається навколо компактного об’єкта.
Однак перевірка яскравості Лебідь Х-3 вельми складна. Потік матерії до таких об’єктів, як чорні діри, регулюється межею Еддінгтона. Якщо приріст маси занадто швидкий, акреційний диск перетворюється на затор: матеріал стає щільним і гарячим, а випромінювання зупиняє приплив свіжої речовини, викидаючи її назад у вигляді струменів.
Існують квазари, які, схоже, порушують межу Еддінгтона, залишаючись надзвичайно яскравими і продовжуючи накопичувати матеріал в аккреційному диску. Лебідь Х-3 належить до таких об’єктів, хоча в менших масштабах. Команда виміряла ступінь поляризації рентгенівського світла від Лебедя Х-3. Результати показали високий ступінь поляризації, який можна пояснити тільки розсіюванням рентгенівських променів у лійкоподібній порожнині в центрі аккреційного диска.
Система Лебідь Х-3 у рентгенівському світлі.
Фото: X-ray: NASA/CXC/SAO/M.McCollough et al, Radio: ASIAA/SAO/SMA
“Ми виявили, що компактний об’єкт оточений щільною оболонкою. Видиме нами світло – це відображення від внутрішніх стінок воронки, утвореної навколишнім газом. Це нагадує дзеркальну чашку”, – розповіла Олександра Веледіна з Університету Турку в Фінляндії.
Рентгенівські промені, розсіяні по внутрішній частині лійкоподібної порожнини.
Також учені з’ясували, що спалахи Лебідь Х-3 переривчасті через еліптичну орбіту зірки Вольфа-Райє навколо компактного об’єкта. Це означає, що зірка іноді наближається до чорної діри, збільшуючи приплив зоряного матеріалу. Дослідники вважають, що структура воронки змінюється у відповідь на зміну кількості речовини із зірки. За низької швидкості приросту матеріалу воронка може руйнуватися, але відновлюється при наступному найближчому проходженні зірки.