Odkryto potężne ciepłe wiatry podczas erupcji gwiazdy neutronowej

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył podmuchy gorących, ciepłych i zimnych wiatrów pochodzących od gwiazdy neutronowej pochłaniającej materię pobliskiej gwiazdy.

W badaniach wykorzystano połączone obserwacje wykonane za pomocą kilku teleskopów, w tym Gran Telescopio Canarias (GTC), znajdującego się w Obserwatorium Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Odkrycie, opublikowane 2 marca 2022 roku w czasopiśmie Nature, daje nowy wgląd w zachowanie jednych z najbardziej ekstremalnych obiektów we Wszechświecie.

Małomasywne rentgenowskie układu podwójne to układy składające się ze zwartego obiektu, gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury, oraz gwiazdy o rozmiarach zbliżonych do Słońca. Zwarty obiekt żywi się materią, która dociera od gwiazdy towarzyszącej (proces zwany akrecją). Do większości akrecji dochodzi podczas gwałtownych erupcji, w których układy gwałtownie zwiększają swoją jasność. W tym samym czasie część materii, która opada po spirali na zwarty obiekt, jest wyrzucana z powrotem w przestrzeń kosmiczną w postaci wiatrów i dżetów.

Najczęstsze ślady wypływu materii z obiektów astronomicznych są związane z „ciepłym” gazem. Mimo to, do tej pory w przejściowych rentgenowskich układach podwójnych obserwowano jedynie wiatry „gorącego” lub „zimnego” gazu. W nowej pracy zespół naukowców z 11 krajów badał niedawny wybuch rentgenowskiej gwiazdy podwójnej znanej jako Swift J1858.

Widmo ultrafioletowe, które zostało opisane w pracy, pokazuje charakterystyczne cechy gorącego wiatru obserwowanego jednocześnie z chłodniejszym wiatrem wykrytym w widmie widzialnym.

Erupcje takie jak ta są rzadkie i każda z nich jest wyjątkowa – mówi Noel Castro Segura, naukowiec z Uniwersytetu w Southampton, pierwszy autor tego badania. I dodaje: Zazwyczaj są one silnie przesłonięte przez pył międzygwiazdowy, co bardzo utrudnia ich obserwację. Swift J1858 była wyjątkowa, ponieważ pomimo tego, że znajduje się po drugiej stronie naszej Galaktyki, przesłonięcie było na tyle małe, że możliwe było przeprowadzenie pełnych badań na wielu długościach fali.

Ostatnia erupcja gwiazdy Swift J1858 wykazuje ekstremalną zmienność w całym spektrum elektromagnetycznym, co stanowiło rzadką okazję. Gwiazdy neutronowe charakteryzują się niezwykle silnym przyciąganiem grawitacyjnym, które pozwala im pochłaniać gaz z innych gwiazd. Jednak ci gwiezdni kanibale są niechlujnymi pożeraczami i duża część gazu, który gwiazdy neutronowe przyciągają do siebie, nie jest zużywana, lecz wyrzucana w przestrzeń kosmiczną z dużą prędkością – mówi współautorka pracy, Nathalie Degenaar z Uniwersytetu w Amsterdamie. Takie zachowanie ma duży wpływ zarówno na samą gwiazdę neutronową, jak i na jej najbliższe otoczenie. Nowe odkrycie dostarcza kluczowych informacji na temat nieuporządkowanego sposobu oczyszczania się tych kosmicznych „ciasteczkowych potworów” – dodaje.

Oprócz odkrycia ciepłego wiatru, zespołowi udało się zbadać czasową ewolucję wypływającego gazu. Odkryli, że na ciepły wiatr nie miały wpływu silne zmiany jasności układu. Brak takiej reakcji był wcześniej niepotwierdzonym przewidywaniem teoretycznym opartym na skomplikowanych symulacjach.

Nasza wiedza na temat przyczyn i powstawania wiatrów i ich fundamentalnego znaczenia dla ewolucji tych układów w czasie jest w najlepszym razie ograniczona. Z tego powodu uzyskane wyniki dostarczają nam nowych informacji na temat tych zjawisk i mogą ostatecznie pomóc nam zbudować bardziej konkretne zrozumienie, jakie warunki fizyczne są wymagane do wywołania wiatrów w szerszym zakresie obiektów astrofizycznych – wyjaśnia Teo Muñoz Darias, badacz IAC i współautor artykułu.

Nowe spostrzeżenia uzyskane dzięki naszym wynikom są kluczowe dla zrozumienia, w jaki sposób obiekty akrecyjne oddziałują ze swoim otoczeniem. Jest to ważne, ponieważ wyrzucając energię i materię do galaktyki, przyczyniają się one do powstawania nowych generacji gwiazd oraz do samej ewolucji Galaktyki – podsumowuje Castro Segura.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
IAC

Vega

Na ilustracji: Wizja artystyczna rentgenowskiego układu podwójnego Swift J1858. Źródło: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC).

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.