Лебедь X-3 — это двойная система, в которой редкий тип массивных звёзд сочетается с компактным компаньоном — вероятно, чёрной дырой.
«Природа массивной звезды — один из факторов, делающих Лебедь X-3 таким интригующим», — сказал Ральф Балльхаузен, научный сотрудник Университета Мэриленда в Колледж-Парке и Центра космических полётов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
«Это звезда Вольфа-Райе, которая эволюционировала до такой степени, что сильные потоки, называемые звёздными ветрами, срывают газ с поверхности звезды и выбрасывают его наружу. Компактный объект захватывает и нагревает часть этого газа, заставляя его излучать рентгеновские лучи».
«Для XRISM Лебедь X-3 — идеальная цель: его яркость «как раз такая» в том диапазоне энергий, к которому XRISM особенно чувствителен, — сказал соавтор исследования Тимоти Каллман, астрофизик из Годдардовского центра НАСА. — Этот необычный источник изучали все когда-либо запущенные рентгеновские спутники, поэтому его наблюдение — своего рода обряд посвящения для новых рентгеновских миссий».
XRISM (произносится как «кризм») управляется JAXA (Японским агентством аэрокосмических исследований) в сотрудничестве с NASA, а также при участии ESA (Европейского космического агентства). NASA и JAXA разработали для миссии микрокалориметрический спектрометр под названием Resolve.
Наблюдая за Лебедь X-3 в течение 18 часов в конце марта, Resolve получил спектр высокого разрешения, который позволяет астрономам лучше понять сложную динамику газа, происходящую там. К ней относятся истекающий газ, образующийся вокруг горячей массивной звезды, его взаимодействие с компактным компаньоном и турбулентная область, которая может представлять собой след, оставляемый компаньоном, когда он движется по орбите сквозь истекающий газ.
В системе Лебедь X-3 звезда и компактный объект находятся так близко друг к другу, что совершают оборот всего за 4,8 часа. Считается, что эта двойная система находится на расстоянии около 32 000 световых лет в направлении северного созвездия Лебедь.
В то время как плотные облака пыли в центральной плоскости нашей галактики скрывают любой видимый свет от Лебедя X-3, эта двойная звезда изучалась в радио-, инфракрасном и гамма-диапазонах, а также в рентгеновском диапазоне.
Система погружена в поток газа, исходящего от звезды, который освещается и ионизируется рентгеновским излучением от компактного компаньона. Газ как излучает, так и поглощает рентгеновское излучение, и многие заметные пики и впадины спектра включают в себя оба аспекта. Однако простая попытка понять спектр не увенчивается успехом, потому что некоторые особенности кажутся неуместными.
Это происходит потому, что быстрое движение газа смещает эти характеристики по сравнению с их нормальными лабораторными значениями из-за эффекта Доплера. Долины поглощения обычно смещаются в сторону более высоких энергий, указывая на то, что газ движется к нам со скоростью до 930 000 миль в час (1,5 миллиона км/ч). Пики излучения смещаются в сторону более низких энергий, указывая на то, что газ движется от нас с более низкой скоростью.
В некоторых спектральных характеристиках наблюдались гораздо более сильные пики поглощения, чем пики излучения. Команда пришла к выводу, что причина этого дисбаланса заключается в том, что динамика звёздного ветра позволяет движущемуся газу поглощать более широкий диапазон энергий рентгеновского излучения, испускаемого спутником. Детальное изучение спектра XRISM, особенно в области высоких энергий, богатой характеристиками, создаваемыми ионизированными атомами железа, позволило учёным отделить эти эффекты друг от друга.
"Ключом к получению этой информации стала способность XRISM отслеживать систему на протяжении нескольких витков", - сказал Брайан Уильямс, научный сотрудник проекта НАСА в Годдарде. "В этом спектре нам предстоит исследовать гораздо больше, и в конечном итоге мы надеемся, что это поможет нам определить, действительно ли компактный объект Cygnus X-3 является черной дырой ".
XRISM — это совместная миссия JAXA и NASA при участии ESA. Вклад NASA включает научное сотрудничество с CSA (Канадским космическим агентством).
Источник: JAXA/NASA/XRISM
На графике:
Прибор XRISM Resolve зафиксировал самый детальный рентгеновский спектр, когда-либо полученный для Cygnus X-3. Пики указывают на рентгеновское излучение, испускаемое ионизированными газами, а впадины образуются там, где газы поглощают рентгеновское излучение; многие линии также смещаются в сторону более высоких и более низких энергий из-за движения газов.
Дополнительные материалы
