Астрономы обнаружили новый класс космических объектов?

Иногда открытия совершают не новые телескопы, а другой взгляд на уже накопленные данные.

Изучая архив наблюдений рентгеновской обсерватории Chandra, астрономы обнаружили 84 необычных источника в шести близких галактиках.

Они оказались настолько непохожи на известные рентгеновские объекты, что исследователи выделили их в новый класс - гипермягкие рентгеновские источники (HSX, hypersoft X-ray sources).

Но что значит «гипермягкие»?

Рентгеновское излучение - это такое же электромагнитное излучение, как видимый свет или радиоволны, только его фотоны обладают гораздо большей энергией. В астрономии энергию рентгеновских фотонов обычно измеряют в электронвольтах (эВ), а чаще - в килоэлектронвольтах (кэВ).

Чем меньше энергия рентгеновского фотона, тем более «мягким» называют такое излучение. Чем больше - тем оно «жёстче».

У HSX почти всё наблюдаемое рентгеновское излучение находится ниже примерно 0,3 кэВ. Это чрезвычайно мягкий рентген, расположенный практически у границы с экстремальным ультрафиолетом. Более того, значительная часть энергии этих объектов, вероятно, вообще излучается уже в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне. Вы спросите, а чего тогда не посмотрят? К сожалению, непосредственно увидеть его у источников в других галактиках крайне сложно: EUV очень эффективно поглощается межзвёздным газом...

Кстати, нашли их довольно необычным способом. Астрономы искали источники, которые хорошо видны Chandra на самых низких рентгеновских энергиях, но практически исчезают при переходе к более высоким. У HSX отношение числа фотонов в диапазонах 0,15–0,3 кэВ и 0,3–1 кэВ превышает восемь - именно такая экстремальная “мягкость” и выделила их среди обычных рентгеновских источников.

При этом эти источники совсем не слабые. Некоторые достигают светимости порядка 10³⁸ эрг/с только в наблюдаемом мягком рентгеновском диапазоне. Эрг - это единица энергии в системе СГС, которой исторически очень любят пользоваться астрофизики. Один эрг равен 10⁻⁷ джоуля. Поэтому 10³⁸ эрг/с - это примерно 10³¹ ватт.

Для сравнения, полная светимость Солнца во всех диапазонах составляет около 3,8 × 10²⁶ ватт. То есть речь идёт о мощности, эквивалентной полной светимости примерно 26 000 Солнц, причём у некоторых HSX такая мощность наблюдается только в мягком рентгеновском диапазоне.

И вот здесь начинается самое интересное: астрономы пока точно не знают, что это за объекты.

Среди возможных объяснений всплывают белые карлики, активно поглощающие вещество звезды-компаньона, системы после вспышек новых и некоторые типы аккрецирующих чёрных дыр.

Особенно интересен вариант с белыми карликами. Такие системы потенциально связаны с происхождением сверхновых типа Ia, да, тех самых «стандартных свечей», которые астрономы используют для измерения космологических расстояний.

История немного напоминает открытие быстрых радиовсплесков (FRB).

Когда их обнаружили, астрономы тоже увидели совершенно новый класс явлений и долго не понимали, что способно создавать настолько короткие и мощные радиосигналы. Сегодня мы знаем, что по крайней мере некоторые такие FRB способны производить магнетары, хотя происхождение всей популяции быстрых радиовсплесков окончательно не установлено. Если что, HSX и FRB никак не связаны).

Возможно, сейчас с HSX мы наблюдаем похожий момент: новый класс источников уже обнаружен, а физику процессов, которые за ним стоят, нам только предстоит ещё понять.

И есть в этой истории ещё одна интересная деталь.

Для открытия не понадобился новый телескоп. Эти источники уже находились в архивных данных Chandra, накопленных за годы наблюдений. Иногда неизвестные нам типы объектов во Вселенной уже находятся в наших старых данных. Нужно только понять, что именно искать...


Фото: Галактика M101. Кружками отмечены семь недавно обнаруженных гипермягких рентгеновских источников (HSX).

Рентген: NASA/CXC/Univ. of Alabama/M. Muhibullah et al.
Оптика: NASA/ESA/STScI
Обработка: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Перевод и редактура: И. Тирский