В рукавах галактики M83

_ Астрономы из США и Австралии обнаружили новый ультра-яркий рентгеновский источник ( ultra-luminous
X-ray source, ULX ) в галактике М83. Точечные рентгеновские источники классифицируются как ULX в тех случаях, когда их светимость превосходит эддингтоновский предел для чёрных дыр звёздной массы ( значение светимости, которое определяют из условия равновесия давления излучения, испускаемого неким массивным объектом, и гравитационных сил ).
Причиной появления ULX — самых ярких из всех источников, не находящихся в центрах галактик, — принято считать аккрецию на чёрную дыру в двойной системе.

Спиральная галактика М83, расположенная в созвездии Гидры на сравнительно небольшом расстоянии в
15 миллионах световых лет от Земли, повёрнута к нам «лицом», что позволяет хорошо рассмотреть и спиральные рукава, и её ядро. М83 показывает аномально большое количество вспышек сверхновых - больше, чем любая другая галактика из каталога Мессье.
За последние 90 лет в пределах этой галактики было открыто целых шесть сверхновых, причём самая свежая находка вспыхнула довольно давно, почти 30 лет назад, и в ближайшее время можно ожидать очередного взрыва. Множественные сверхновые и активное звездообразование и привлекли астрономов, которые разработали масштабный проект по изучению М83 сразу в нескольких диапазонах спектра.

Слева показан оптический снимок M83, сделанный телескопом VLT,
справа — композитное изображение, на котором розовым выделены рентгеновские
данные «Чандры», а синим и жёлтым — оптическая информация с «Хаббла».

ULX находится в нижней части композитной фотографии.
( Иллюстрация ESO / VLT; НАСА / CXC / Curtin University / R. Soria et al;
НАСА / STScI / Middlebury College / F. Winkler et al. )

Одним из основных этапов проекта стали наблюдения на космическом рентгеновском телескопе «Чандра», выполненные в декабре 2010-го, а также в марте, августе и декабре прошлого года. Новый ULX был отмечен на первом же снимке, сделанном полтора года назад, и в диапазоне энергий 0,3–10 кэВ имел высочайшую светимость в 4•10³⁹ эрг/с. В дальнейшем яркость источника стала уменьшаться, и сейчас его рентгеновская светимость снизилась примерно в два раза. Интенсивность всплеска была настолько мощной, что практически в 3000 раз превзошла обычные рентгеновские всплески, когда либо замеченные вблизи черных дыр.

Чтобы определить момент появления нового источника, учёные просмотрели архивные оптические снимки М83. Вскоре выяснилось, что на фотографиях, последняя из которых была сделана в апреле 2010-го, этот объект не появлялся, хотя большинство ULX в оптическом диапазоне обнаруживают себя как точечные «голубые» источники — горячие молодые звёзды, которые составляют компанию чёрным дырам в двойных системах и передают им вещество. В той области галактики, где сейчас локализовано рентгеновское излучение ULX, на изображениях двухлетней давности было видно лишь несколько тусклых «красных» звёзд.

Надеясь прояснить ситуацию, в июле 2011-го авторы провели наблюдения ULX на «Хаббле» — и обнаружили искомый «голубой» источник, не совпадавший ни с одной из отмеченных ранее «красных» звёзд. Отсюда следует, что компаньоном чёрной дыры в нашем случае стала не молодая и горячая звезда, а относительно холодное проэволюционировавшее светило, масса которого не превышает четырёх солнечных. Регистрация ULX в оптическом диапазоне при этом объясняется, вероятно, переизлучением рентгеновских фотонов, поглощённых в диске вещества, окружающем чёрную дыру.

Сопоставление экспериментальных данных также позволяет заключить, что масса чёрной дыры в новом ULX составляет 40–100 солнечных, а предшественником этой дыры была звезда с удивительно высоким содержанием металлов — элементов тяжелее гелия.

Появление ультра-яркого рентгеновского источника в М83

_ Несмотря на всю их яркость, эти источники все же менее яркие, чем активные ядра галактик.
В нашей галактике Млечный Путь не существуют яркого источника рентгеновского излучения, поэтому астрономы прилагают максимум усилий для изучения этих удивительных астрономических объектов.
Обычно самые яркие и мощные источники радиоизлучений находятся вблизи нейтронных звезд или больших черных дыр.

Впервые ультра-яркие источники рентгеновского излучения были обнаружены в 1980-х годах астрономами обсерватории имени Эйнштейна. Это первая в мире орбитальная обсерватория с зеркалами, имеющими возможность фокусировать рентгеновские лучи.

Стоит добавить, что яркий рентгеновский ULX источник с аналогичными характеристиками также был недавно обнаружен в галактике Туманность Андромеды.

ссылки:
- science.compulenta.ru /676913
- infuture.ru /article/6119

- iopscience.iop.org /0004-637X
- lanl.arxiv.org /pdf/1203.2335v1.pdf
- chandra.harvard.edu /photo/2012/m83

- astronet.ru /db/msg/1254579
- hubblesite.org /newscenter/archive/releases/2009/29/image/b