Źródło zdjęcia: Chandra
Astronomowie korzystający z australijskiego teleskopu Compact Array znaleźli szybko wirującą gwiazdę neutronową, która wypluwa strumienie materiału z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Takie strumienie były wcześniej widoczne tylko z czarnych dziur, a odkrycie to podważa teorię, że tylko środowisko wokół czarnej dziury może być tak energiczne. Astronomowie badali Circinus X-1, obiekt znajdujący się około 20 000 lat świetlnych stąd, który jest jasnym źródłem promieni rentgenowskich. Wiedzą, że jest to gwiazda neutronowa, ale ma także te niezwykłe cechy.
Naukowcy używający australijskiego teleskopu kompaktowego CSIRO, teleskopu do syntezy radiowej w Nowej Południowej Walii w Australii, widzieli gwiazdę neutronową wyrzucającą strumień materii z prędkością bliską prędkości światła. To pierwszy raz, kiedy widzi się tak szybki odrzut z czegokolwiek innego niż czarna dziura.
Odkrycie, zgłoszone w tym tygodniu w Nature, podważa ideę, że tylko czarne dziury mogą stworzyć warunki potrzebne do przyspieszenia strumieni cząstek do ekstremalnych prędkości.
„Wykonywanie odrzutowców jest fundamentalnym procesem kosmicznym, ale wciąż nie jest dobrze rozumiane nawet po dziesięcioleciach pracy”, mówi kierownik zespołu dr Rob Fender z Uniwersytetu w Amsterdamie.
„To, co widzieliśmy, powinno pomóc nam zrozumieć, o ile większe obiekty, takie jak masywne czarne dziury, mogą wytwarzać dżety, które widzimy w połowie Wszechświata”.
Naukowcy z Holandii, Wielkiej Brytanii i Australii badali Circinus X-1, jasne i zmienne źródło kosmicznych promieni rentgenowskich, przez okres trzech lat.
Circinus X-1 leży w naszej Galaktyce, około 20 000 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Circinus w pobliżu Krzyża Południowego.
Składa się z dwóch gwiazd: gwiazdy „regularnej”, prawdopodobnie około 3 do 5 razy większej od masy Słońca, oraz małego kompaktowego towarzysza.
„Wiemy, że towarzysz jest gwiazdą neutronową z rodzaju rozbłysków rentgenowskich, które zaobserwowano, by się wydzielać”, mówi członek zespołu dr Helen Johnston z University of Sydney.
„Te zdjęcia rentgenowskie są oznaką gwiazdy o powierzchni. Czarna dziura nie ma powierzchni. Towarzysz musi więc być gwiazdą neutronową.
Gwiazda neutronowa to ściśnięta, bardzo gęsta kula materii utworzona, gdy gigantyczna gwiazda eksploduje po wyczerpaniu się paliwa jądrowego. W hierarchii ekstremalnych obiektów we Wszechświecie jest tylko jeden krok od czarnej dziury.
Dwie gwiazdy w Circinus X-1 oddziałują ze sobą, a grawitacja gwiazdy neutronowej odciąga materię od większej gwiazdy na powierzchnię gwiazdy neutronowej.
Ten proces „akrecji” generuje promieniowanie rentgenowskie. Siła promieniowania rentgenowskiego zmienia się w czasie, co pokazuje, że dwie gwiazdy Circinusa X-1 krążą wokół siebie na bardzo wydłużonej orbicie z okresem 17 dni.
„W punkcie najbliższego zbliżenia dwie gwiazdy prawie się dotykają” - mówi dr Johnston.
Od lat 70. astronomowie wiedzą, że Circinus X-1 wytwarza fale radiowe oraz promieniowanie rentgenowskie. Duża „mgławica” emisji radiowej leży wokół źródła promieniowania rentgenowskiego. W mgławicy znajduje się nowo znaleziony strumień materiału emitującego radio.
Uważa się, że strumienie wyłaniają się nie z samych czarnych dziur, ale z ich „dysku akrecyjnego” - pasa rozczłonkowanych gwiazd i gazu, który ciągnie do niego czarna dziura.
W Circinus X-1 jest prawdopodobne, że dysk akrecyjny zmienia się wraz z 17-dniowym cyklem i jest najbardziej intensywny, gdy gwiazdy znajdują się w najbliższym punkcie na orbicie.
Strumień z Circinus X-1 leci z prędkością 99,8% prędkości światła. Jest to najszybszy odpływ widziany z dowolnego obiektu w naszej Galaktyce i pasuje do najszybszych odrzutowców wystrzeliwanych z innych kompletnych galaktyk. W tych galaktykach dżety pochodzą z supermasywnych czarnych dziur, milionów lub miliardów razy masy Słońca, które leżą w centrach galaktyk.
Niezależnie od tego, jaki proces przyspieszy dżety do prędkości zbliżonej do prędkości światła, nie opiera się on na specjalnych właściwościach czarnej dziury.
„Kluczowy proces musi być wspólny zarówno dla czarnych dziur, jak i gwiazd neutronowych, takich jak przepływ akrecyjny”, mówi dr Kinwah Wu z Unversity College London, Wielka Brytania.
Oryginalne źródło: CSIRO News Release
