Астрономы, использующие очень большую решетку имени Карла Г. Янски (VLA) Национального научного фонда, обнаружили быстро движущуюся струю вещества, выбрасываемую из нейтронной звезды, которая ранее считалась неспособной запустить такую струю. Открытие, по словам ученых, требует от них коренного пересмотра своих представлений о том, как возникают такие джеты.
Нейтронные звезды - это сверхплотные объекты, остатки массивных звезд, взорвавшихся как сверхновые. В двойных парах с «обычными» звездами их мощная гравитация может оттягивать материал от своих компаньонов. Этот материал образует диск, называемый аккреционным диском, вращающийся вокруг нейтронной звезды. Струи материала движутся почти со скоростью света перпендикулярно диску.
Мы видели струи, исходящие от всех типов нейтронных звезд, которые вытягивают материал из своих компаньонов, за одним исключением. Никогда раньше мы не видели струи, исходящей от нейтронной звезды с очень сильным магнитным полем, - сказал Якоб ван ден Эйнден из Амстердамского университета. «Это привело к теории о том, что сильные магнитные поля препятствуют формированию струй», - добавил он.
Новое открытие противоречит этой теории.
Ученые изучили объект под названием Swift J0243.6+6124 (Sw J0243), обнаруженный 3 октября 2017 года орбитальной обсерваторией NASA Neil Gehrels Swift, когда объект испустил вспышку рентгеновских лучей. Объект представляет собой медленно вращающуюся нейтронную звезду, вытягивающую материал из звезды-компаньона, которая, вероятно, значительно массивнее Солнца. Наблюдения VLA начались через неделю после открытия Swift и продолжались до января 2018 года.
И тот факт, что излучение объекта в рентгеновском и радиодиапазоне со временем ослабевает, и характеристики самого радиоизлучения убедили астрономов в том, что они видят радиоволны, испускаемые джетом.
«Эту комбинацию мы наблюдаем и в других системах, производящих реактивные самолеты. Альтернативные механизмы просто не объясняют этого», - сказал ван ден Эйнден.
Общие теории формирования струй в таких системах, как Sw J0243, говорят, что струи запускаются силовыми линиями магнитного поля, закрепленными во внутренних частях аккреционных дисков. В этом сценарии, если у нейтронной звезды очень сильное магнитное поле, это поле подавляет и препятствует формированию джета.
«Наше явное обнаружение струи в Sw J0243 опровергает эту давнюю идею», - сказал ван ден Эйнден.
В качестве альтернативы ученые предполагают, что область аккреционного диска Sw J0243, из которой начинается струя, может быть намного дальше, чем в других типах систем, где магнитное поле звезды слабее. Другая идея, по их словам, заключается в том, что джеты могут питаться от вращения нейтронной звезды, а не от силовых линий магнитного поля во внутреннем аккреционном диске..
«Интересно, что идея с вращательным двигателем предсказывает, что струя будет значительно слабее от более медленно вращающихся нейтронных звезд, что именно то, что мы видим в Sw J0243», - сказала Натали Дегенаар, также из Амстердамского университета..
Новое открытие также подразумевает, что Sw J0243 может представлять большую группу объектов, чье радиоизлучение было слишком слабым для обнаружения, пока не стали доступны новые возможности, предоставляемые крупным обновлением VLA, завершенным в 2012 году. По словам ученых, если таких объектов будет обнаружено больше, они смогут проверить идею о том, что джеты образуются за счет вращения нейтронной звезды.
Астрономы добавили, что джет от SwJ0243 может означать, что другая категория объектов, называемая ультраяркими рентгеновскими пульсарами, также сильно намагниченная, может производить джеты.
«Это открытие не только означает, что мы должны пересмотреть наши представления о струях из таких систем, но и открывает новые захватывающие области исследований», - сказал Дегенаар.
Ван ден Эйнден, Дегенаар и их коллеги сообщают о своем открытии в журнале Nature.
Национальная радиоастрономическая обсерватория является учреждением Национального научного фонда, которым управляет Associated Universities, Inc. по соглашению о сотрудничестве