Ученые обнаружили яркие рентгеновские источники в галактиках Arp 299

Arp 299 – это система, расположенная примерно в 140 миллионах световых лет от Земли, содержащая две сливающиеся галактики, в результате чего образовалась частично смешанная смесь звезд из каждой галактики. Данные рентгеновской обсерватории Чандра показывают 25 ярких источников рентгеновского излучения, разбросанных по всей смеси Arp 299. Четырнадцать из этих источников являются настолько сильными излучателями рентгеновского излучения, что астрономы классифицируют их как «сверхсветовые источники рентгеновского излучения» или ULX. Это составное изображение Arp 299 содержит рентгеновские данные от Chandra (розовые), рентгеновские данные более высоких энергий от NuSTAR (фиолетовые) и оптические данные космического телескопа Хаббла (белые и тускло-коричневые). Arp 299 также излучает большое количество инфракрасного света, который был обнаружен обсерваториями, такими как космический телескоп Спитцера.

Астрономы фиксируют редкое космическое поведение звезд в двойной системе

Странное поведение пары звезд в плотном скоплении под названием Terzan 5, расположенном в 19 000 световых лет от Земли, привлекло внимание международной группы астрономов. «Мы наблюдали экзотическую звездную двойную систему, используя рентгеновские лучи и радиоволны», - говорит астрофизик из Университета Альберты Крейг Хейнке. «Всего 10 лет назад мы знали о нейтронных звездах, которые были пульсарами, и нейтронных звездах, которые аккрецировали материю от звезд-компаньонов, но ни одной, которая была одной, потом второй и снова первой». Ученые из группы MAVERIC наблюдали необычное переключение на новых изображениях, используя данные собранные рентгеновской обсерваторией NASA Chandra почти за 15 лет. Звездная система была описана в исследовании 2018 года, проведенном под руководством выпускника Араша Бахрамяна, ныне работающего в Университете Кертина. В этой системе нормальная звезда и плотная нейтронная звезда вращаются вокруг друг друга, и иногда видно, что звездный материал поглощается более плотной нейтронной звездой - явление, иногда называемое звездным вампиризмом. Но необычно, что потом поток прекращается, и сильное магнитное поле нейтронной звезды ускоряет частицы почти до скорости света, генерируя сильные радиоизлучения - образуя пульсар.

«Мы знаем только несколько таких звезд, которые переключаются между состояниями, называемых переходными миллисекундными пульсарами», - сказал Грегори Сиваков, который является одним из исследователей команды MAVERIC.

«Мы долго думали, что нейтронные звезды должны съесть материал соседней звезды, чтобы раскрутиться до таких быстрых скоростей, но только с переходными миллисекундными пульсарами мы нашли серебряную пулю, которая доказала, что наша гипотеза, вероятно, была верна».

По словам Сивакова, известны только три подтвержденных примера этих систем изменения идентичности. Первый был обнаружен в 2013 году с помощью орбитального телескопа Чандра и нескольких других рентгеновских и радиотелескопов, что, по его словам, делает новое изображение системы еще более захватывающим.

«Первая из этих обнаруженных систем вызвала огромное волнение, поскольку они представляли собой священный грааль рентгеновской астрономии: показать, что аккрецирующие нейтронные звезды могут «включаться» как пульсары», - сказал Хейнке.

«Но они также породили множество новых вопросов и было очень трудно найти системы, подобные этой, чтобы узнать больше. Эта находка открывает новый способ поиска этих объектов, когда мы узнаем о них больше, и надеюсь скоро мы начнем разгадывать их тайны».

Пара гигантских пузырей испускает космические лучи в сторону Земли

Ученые обнаружили в близлежащей галактике гигантские космические «ускорители частиц», которые, вероятно, направляют в сторону Земли потоки частиц высокой энергии. Используя данные, собранные при помощи космического телескопа Hubble («Хаббл») и рентгеновской космической обсерватории Chandra («Чандра»), исследователи обнаружили гигантские космические пузыри в окрестностях центра галактики под названием NGC 3079, которая находится на расстоянии примерно 67 миллионов световых лет от Земли. Подобные пузыри носят название «сверхпузырей», поскольку имеют очень большие размеры. Согласно исследованию, размер одного из этих вновь открытых пузырей составляет 4900 световых лет, в то время как другой пузырь составляет около 3600 световых лет в диаметре. Сверхпузыри формируются, когда мощные ударные волны выталкивают газ, испускаемый звездами, далеко в космос, оставляя позади себя полости в форме пузырей. Ученые до сих пор не до конца понимают процессы формирования сверхпузырей. Образование этих космических структур может быть связано с мощными ветрами, дующими со стороны новорожденных звезд, указали исследователи из НАСА в своем заявлении, сделанном в связи с данным открытием. Или они могут формироваться под действием энергетических выбросов со стороны сверхмассивных черных дыр, поглощающих материю. (Исследователи указывают, что заметили одну такую черную дыру в центре галактики NGC 3079 – и эта черная дыра располагается прямо между двумя гигантскими пузырями).

Внешний край гигантского пузыря является высокоэнергетическим объектом – при столкновении пузыря с окружающим его газом происходит формирование мощных ударных волн. Заряженные частицы отскакивают от линий магнитных полей внутри этих ударных волн «как шары в пинбольном автомате», согласно заявлению, и иногда, разогнавшись до огромных скоростей, они направляются в космос.

Поэтому такие пузыри могут служить гигантскими космическими «ускорителями частиц», в которых частицы приобретают энергию, подчас в 100 раз превышающую максимальную энергию частицы в Большом адронном коллайдере. Эти высокоэнергетические частицы могут быть одним из источников таинственных космических лучей, непрерывно бомбардирующих поверхность нашей планеты, пояснили авторы.

Исследование опубликован в журнале Astrophysical Journal; главный автор Цзян-Тао Ли (Jiang-Tao Li).

Телескоп Chandra проснулся

Космическая рентгеновская обсерватория Chandra, которую перевели в спящий режим из-за поломки одного из гироскопов, на этой неделе проснулась и скоро вернется к работе. Об этом сообщает NASA. Как сообщили сотрудники проекта, 10 октября был зафиксирован сбой в работе гироскопа, который повлек за собой некорректную работу бортового компьютера. На время устранения проблемы станцию перевели в безопасный режим. Теперь неисправный гироскоп отключен, вместо него работает другой. К концу недели Chandra возобновит свои наблюдения.Телескоп был запущен в космос в 1999 году и уже отработал на орбите 19 лет. Его задача - распознавать рентгеновские излучения, исходящие из черных дыр, остатков сверхновых и скоплений галактик.

Галактики, падающие на скопление, демонстрируют живописный "хвост"

Астрономы при помощи космического рентгеновского телескопа НАСА Chandra ("Чандра") запечатлели гигантский "хвост" горячего газа, протянувшийся более чем на один миллион световых лет со стороны группы галактик, падающей в глубины большего по размерам скопления галактик. Подобные открытия позволяют астрономам глубже понять обстановку и условия, в которых происходила эволюция крупнейших структур Вселенной. Скопления галактик являются крупнейшими структурами во Вселенной, связанными гравитационно. И хотя скопления могут содержать сотни и даже тысячи галактик, львиная доля массы скопления приходится на горячий газ, который испускает рентгеновские лучи, и невидимую темную материю. Но как эти космические гиганты могли вырасти до таких размеров? На этом новом снимке показан один из механизмов: захват галактик действием экстремально мощной гравитации скопления галактик. На расположенном слева изображении представлен общий вид скопления галактик под названием Абель 2142. Это скопление содержит сотни галактик, окруженных горячим газом с температурой в несколько миллионов градусов Цельсия, который наблюдался при помощи обсерватории Chandra (фиолетовый цвет). Центр скопления Абель 2142 расположен в центре этого облака фиолетового излучения, в нижней части этого изображения. Здесь показан только горячий газ, поскольку менее горячий газ, расположенный дальше от середины скопления, не обнаруживается как "фиолетовое излучение". 

На этом комбинированном снимке данные, собранный при помощи "Чандры", объединены с оптическими данными, собранными при помощи Слоуновского цифрового обзора неба и представленными в красном, зеленом и голубом цветах.

Яркий рентгеновский "хвост", расположенный в верхнем левом углу левого изображения, направлен в сторону скопления галактик Абель 2142. На правом изображении этот "хвост" представлен крупным планом. Основная часть хвоста является упорядоченной, поскольку газ этой группы галактик "защищают" от разрывов под действием гравитации скопления магнитные поля; и только ближе к верхней его части "хвост" становится неправильным по форме и клочковатым - это зона турбулентности.

Нижняя часть "хвоста" светится ярче, чем его верхняя часть. Согласно астрономам, это может быть связано с яркими активными ядрами галактик группы, расположенных в ее "нижней" части.

Исследователи раскрывают секреты темной материи

Астрофизик из Майамского университета, США, Нико Капелутти (Nico Cappelluti) опубликовал работу, которая может помочь пролить свет на загадку, над разгадкой которой астрофизики бьются уже на протяжении многих десятилетий: что собой представляет темная материя и откуда она произошла? Согласно современным представлениям 95 процентов массы Вселенной скрыто от наблюдений и находится в форме так называемой «темной материи», субстанции, которая участвует лишь в гравитационном взаимодействии, а потому не может быть обнаружена при помощи астрономических инструментов, ориентированных на электромагнитное излучение. В исследовании Капелутти изучается один интересный космический источник излучения, который был зарегистрирован при помощи четырех различных телескопов, наблюдающих небо в различных направлениях. Проводя наблюдения неба в рентгеновском диапазоне при помощи космической обсерватории НАСА Chandra, Капелутти и его коллеги обнаружили необычную эмиссионную линию, соответствующую энергии излучения 3,5 кэВ, не характерную ни для одного из известных науке атомов. Одна из интерпретаций природы этой линии сегодня предполагает распад частиц темной материи.

Особый интерес в исследовании доктора Капелутти представляет тот факт, что обнаруженная им эмиссионная линия 3,5 кэВ относится к источнику, лежащему в границах нашей собственной галактики Млечный путь.

Этой осенью ряд ученых из разных стран мира планируют съехаться в Майамский университет для организации крупного проекта по сбору данных для исследования природы эмиссионной линии 3,5 кэВ.

Зафиксирован таинственный сигнал от неизвестного источника в космосе

Американские ученые изучили спектр космического рентгеновского излучения и обнаружили эмиссионную линию на уровне энергии 3,5 килоэлектронвольт (кэВ). Она свидетельствует о существовании неизвестного источника радиации. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org. Эмиссионной линией называют усиление интенсивности излучения в определенной области спектра. Обычно интенсивность излучения падает с частотой последнего, однако иногда она становится больше или, наоборот, ослабляется (в последнем случае говорят о линии поглощения). Это происходит из-за перехода атомов, ионов и молекул на другие уровни энергии, в результате чего излучение выделяется или поглощается. Однако природа эмиссионной линии 3,5 кэВ до сих пор не установлена, поскольку ей не соответствует ни одна из известных фотонных эмиссий, то есть испускания света возбужденным атомом. Излучение, которое приходит с различных направлений, было зафиксировано несколькими космическими телескопами — NuSTAR, XMM-Newton, Chandra и Suzaku.

Как считают ученые, оно является результатом распада стерильных нейтрино — гипотетических частиц, являющихся одними из «кандидатов» на роль темной материи. Если данные подтвердятся (полученные результаты не исключают статистическую ошибку), то это может означать, что Солнечная система окружена пузырем темной материи.

Звездные ветра ведут себя «необычным образом»

Космическая обсерватория XMM-Newton Европейского космического агентства обнаружила удивительные изменения в мощных потоках газа, испускаемых двумя массивными звездами, и эти изменения указывают на то, что сталкивающиеся звездные ветра ведут себя не так, как ожидалось. Массивные звезды – звезды, размеры которых в несколько раз превышают размеры Солнца – демонстрируют высокую активность в течение всего жизненного цикла, стремительно сжигая свое термоядерное топливо и выбрасывая в окружающее пространство огромные количества материала в течение своей непродолжительной, но яркой звездной жизни. При столкновении потоков таких частиц, испускаемых разными звездами, газ разогревается до температур порядка нескольких миллионов градусов Цельсия и ярко светится в рентгеновском диапазоне. В новом исследовании ученые наблюдали столкновение звездных ветров, испускаемых двойной системой звезд под названием HD 5980. Эта система состоит из двух гигантских звезд массой примерно 60 масс Солнца, разделенных расстоянием всего лишь 100 миллионов километров – то есть, находящихся ближе друг к другу, чем Земля к Солнцу.

В 1994 г. одна из звезд этой системы испытала мощный выброс, а затем в 2000-2005 гг. команда ученых под руководством Яэль Назе (Yaël Nazé) из Льежского университета, Бельгия, наблюдала столкновение ветров, идущих от этих звезд, при помощи космических рентгеновских обсерваторий Chandra («Чандра») и XMM-Newton. Однако когда исследователи вновь взглянули на эту систему в 2016 г., они, к своему удивлению, обнаружили, что рентгеновская яркость системы не только не уменьшилась, но даже возросла, что нехарактерно для событий столкновений звездных ветров.

Недавно команда нашла возможное объяснение этого факта. Дело в том, что при столкновении звездных ветров формируется ударная волна, которая при слишком интенсивном излучении материи в рентгеновском диапазоне быстро дестабилизируется. Именно такую дестабилизированную ударную волну команда Назе наблюдала 10 лет назад, в то время как к 2016 г. произошла релаксация ударной волны, снижение уровня нестабильности и постепенный рост рентгеновской яркости.

Скопление галактик Abell 2052

Космический телескоп «Чандра» в деталях рассмотрел скопление галактик Эйбелл 2052 (Abell 2052), которое находится в 480 миллионов световых лет от Земли. В результате мы видим странную спираль, обступающую одну из галактик скопления, спираль, которая совершенно не видна в оптическом диапазоне. Это — очень горячий межзвездный газ, нагретый примерно до 30 миллионов градусов. Он окружает массивную эллиптическую галактику, ядро скопления Abell 2052; при этом спираль вытянулась почти на миллион световых лет! Столь грандиозные размеры (равно как и форма газа) стали следствием столкновения Abell 2052 с меньшим скоплением. По мере приближения меньшее скопление начало гравитационно влиять на плотный горячий газ в ядре Abell 2052, буквально вытягивая его за пределы «обитания». После того как скопление прошло сквозь Эйбелл 2052, движение газа поменялось на обратное; он прошел через центр, образовав колебания, аналогичные тем, что образует вино при движении бокала взад-вперед. В данном случае в роли стеклянных стенок выступают гравитационные силы. Из-за того, что столкновение между скоплениями произошло не точно по центру Эйбл 2052, газ закрутился в спираль.

Комбинированное изображение скопления галактик Эйбелл 2052 

(в оптике и в рентгеновских лучах).

Такого рода «болтанка» в Abell 2052 имеет важные физические последствия. Во-первых, она помогает выталкивать более плотный и холодный газ (его температура «всего» около 10 миллионов градусов), дальше от центра скопления. Это мешает дальнейшему охлаждению газа в ядре и, вероятно, ограничивает количество формирующихся звезд в центральной галактике. Во-вторых, подобные колебательные движения должны перераспределять тяжелые химические элементы, образовавшиеся в результате взрывов сверхновых звезд. Это углерод, азот, железо и кислород — то есть те элементы, которые, как мы знаем, чрезвычайно важны для зарождения и развития жизни.

Следует добавить, что наблюдения скопления Abell 2052 длились очень долго — больше недели. Такие глубокие наблюдения нужны были, чтобы проявить все возможные детали. И все равно потребовалась дополнительная обработка снимка для выявления некоторых особенностей.

Обратите внимание на четкие и яркие пузыри газа с плотными и относительно холодными краями, выброшенные из центра галактики-ядра скопления Abell 2052. Судя по всему, авторство этого сложного рисунка следует приписать сверхмассивной черной дыре в центре эллиптической галактики. А раз газовая «болтанка» мешает охлаждаться оставшемуся газу в центре галактики-ядра, это с неизбежностью накладывает определенные ограничения на сверхмассивную черную дыру, «сидящую» в ней.