Астрономы недавно достигли значительного прогресса в понимании джетов, создаваемых аккрецирующими нейтронными звездами, что открывает путь к новым открытиям в области этих интригующих космических явлений.
Лучи света, проецируемые в космос
Джеты — это потоки материи или энергичных частиц, которые испускаются некоторыми небесными объектами. Они могут распространяться на огромные расстояния в космосе и достигать впечатляющих скоростей.
Исторически они широко изучались в связи с черными дырами, в частности сверхмассивными черными дырами, находящимися в центре галактик. Эти огромные струи материи часто наблюдаются из областей, окружающих активные черные дыры, где материя аккрецирует с высокой скоростью. Когда эта материя нагревается и ускоряется под действием интенсивных гравитационных сил вблизи черной дыры, она выбрасывается в виде струй со скоростями, близкими к скорости света.
Нейтронные звезды
Однако менее известно, что подобные явления могут происходить и вокруг других небесных объектов, например нейтронных звезд. Нейтронные звезды чрезвычайно плотные и образовались из разрушенного ядра массивной звезды в конце ее жизни. Их сильная гравитация может приводить к аккреции вещества со звезды-компаньона или окружающего аккреционного диска.
По мере приближения аккрецирующего вещества к нейтронной звезде оно может подвергаться воздействию сил и условий, аналогичных тем, что наблюдаются вблизи черных дыр, но в меньших масштабах. Эта материя может нагреваться до экстремальных температур и подвергаться воздействию интенсивных магнитных сил, что может привести к выбросу струй вещества со значительными скоростями.
Струи, испускаемые нейтронными звездами, можно наблюдать на различных длинах волн, особенно в рентгеновском и радиодиапазоне. Их часто связывают с такими явлениями, как рентгеновские всплески и пульсары, где быстрое вращение нейтронной звезды может сконцентрировать струи в узкие лучи, которые проносятся через пространство подобно космическому маяку.
Впечатляющая скорость
Чтобы лучше понять эти струи, группа исследователей решила измерить их скорость. Для этого они применили инновационный метод, основанный на наблюдении за всплесками света, которые возникают, когда джеты запускаются в космос.
Для наблюдения и измерения этих всплесков исследователи использовали несколько телескопов, работающих на разных длинах волн, что означает, что они наблюдают разные части электромагнитного спектра. Некоторые телескопы могут наблюдать в рентгеновском диапазоне, а другие, например, в диапазоне радиоволн.
Объединив данные с разных телескопов, исследователи смогли получить полное и детальное изображение джетов, испускаемых нейтронными звездами. Проводя одновременные наблюдения на разных длинах волн, они смогли точно определить время зарождения и перемещения джетов в пространстве.
Команда подсчитала, что джет, испускаемый нейтронной звездой 4U 1728-34, достигает впечатляющей скорости в 38% от скорости света. Хотя эта скорость гораздо ниже скорости джетов, испускаемых черными дырами, которые могут превышать 99 % скорости света, она все же поразительна.
Каково же его происхождение?
Этот результат открывает путь к новым вопросам о природе джетов, испускаемых нейтронными звездами. Один из важнейших вопросов — что разгоняет их до таких скоростей. Некоторые ученые подозревают, что за это отвечают магнитные поля, окружающие звезду, другие предполагают, что причина кроется в самой звезде.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи хотят распространить свою работу на большее число нейтронных звезд. Они надеются найти корреляцию между скоростью джетов и вращением нейтронной звезды. Если такая корреляция будет обнаружена, это будет свидетельствовать о том, что ускорение джетов происходит за счет самой звезды. Если же нет, то это подтвердит гипотезу о доминирующей роли магнитных полей.
Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.
