6.5K
Используя данные космического гамма-телескопа NASA «Fermi», международная команда ученых обнаружила первую в другой галактике и самую яркую из когда-либо увиденных гамма-двойную систему LMC P3. Бинарная структура состоит из массивной звезды и оголенного ядра компаньона. Их взаимодействие производит циклический поток гамма-лучей, формы света наибольшей энергии.
«Телескоп «Fermi» на данный момент обнаружил лишь пять подобных систем в Млечном Пути, поэтому очень захватывающе найти так далеко что-то подобно светящееся. Такие системы очень ценятся, так как всплески гамма-излучения значительно изменяются во время каждого оборота. Это позволяет нам изучать многие процессы, характерные для других источников гамма-излучения, с уникальной точностью», – сказал Роберт Корбет, ведущий исследователь из Центра космических полетов им. Годдарда NASA.
Редкие бинарные системы содержат либо нейтронную звезду, либо черную дыру и излучают большую часть своей энергии в виде гамма-лучей. Примечательно, что LMC P3 является самой яркой в гамма-лучах, рентгеновских лучах, радиоволнах и в видимом свете из всех, обнаруженных на данный момент.
LMC P3 находится в пределах расширяющихся обломков от взрыва сверхновой, вспыхнувшей в Большом Магеллановом Облаке (БМО). В 2012 году ученые с помощью космического телескопа NASA «Chandra» заметили сильный источник рентгеновского излучения в пределах этого региона. Данные показали, что он находится на орбите горячей, молодой звезды во много раз превышающей по массе Солнце. Тогда исследователи пришли к выводу, что компактный объект или нейтронная звезда, или черная дыра, и классифицировали систему как рентгеновская двойная большой массы.И черная дыра, и нейтронная звезда образуются, когда исчерпавшее топливо массивное светило разрушается под действием собственной массы и взрывается как сверхновая. Оголенное ядро может стать нейтронной звездой, комком радиусом 10-20 километров, превосходящим по массе Землю в полмиллиона раз. Большее уплотнение может образовать черную дыру с настолько сильным гравитационным полем, что даже свет не сможет избежать его.
В 2015 году команда Роберта Корбета начала поиск новых гамма-двойных в наблюдениях «Fermi» и обнаружила 10,3-дневные циклические изменения гамма-излучения вблизи одного из нескольких точечных источников недавно идентифицированных в БМО. Был ли он тем же объектом, что зафиксировал «Chandra»?
Чтобы это выяснить, ученые провели наблюдения бинарной системы в рентгеновских лучах, радиодиапазоне и видимом свете, которые ясно показали такой же 10,3-дневный цикл выбросов, зафиксированный «Fermi». Кроме того, самое яркое рентгеновское излучение возникает «напротив» пика гамма-излучения, то есть когда один достигает максимума, другой наоборот минимума. Данные радионаблюдений продемонстрировали тот же период, подтверждая, что LMC P3 действительно система, исследованная «Chandra».
«Оптические данные показывают изменения, связанные с двоичным орбитальным движением, а так как мы не знаем, как орбита наклонена относительно нашей линии наблюдения, мы можем оценить только отдельные массы. Звезда превосходит по массе Солнце в 25-40 раз с температурой 33 000 градусов по Цельсию, и, если мы смотрим систему под наклоном примерно в 45o, что кажется наиболее вероятным, то ее компаньон представляет собой нейтронную звезду примерно в два раза более массивную, чем наше светило. Однако, если система ориентирована к нам почти плашмя, то спутник должен быть значительно более массивной черной дырой», – пояснил Джей Страдер, астрофизик из Университета штата Мичиган (США).
До запуска «Fermi» гамма-двойные системы считались более распространенными, чем оказалось на самом деле. Ученые связывают это с тем, что обнаруженные телескопом гамма-бинарные системы содержат редкие нейтронные звезды с исключительно быстрым спином.