5 Minutės
Po dešimtmečio silpnėjimo neutronų žvaigždė, žinoma kaip NGC 7793 P13 (P13), staiga vėl suaktyvėjo ir rentgeno spinduliuose sušvito daugiau nei 100 kartų ryškiau. Šis dramatiškas sugrįžimas suteikia retą progos pažvelgti į superkritinę akreciją — ekstremalų medžiagos tiekimo procesą, kuris maitina kai kuriuos ryškiausius Visatos rentgeno šaltinius.
Staigus prabudimas ir kodėl tai svarbu
P13 yra spiraliniame NGC 7793 galaktikos ragelyje, maždaug 10 milijonų šviesmečių nuo Žemės. Jis priskiriamas prie pulsuojančių ultraliuminencinių rentgeno šaltinių (PULX) — reta objektų klase, kur neutronų žvaigždė, itin tankus žvaigždės likutis, kaupia medžiagą tiek sparčiai, kad jos rentgeno spindulių spindesys gali prilygti arba viršyti mažos galaktikos ryškumą. Astronomai P13 stebėjo aukštos jautrios rentgeno observatorijos, tokios kaip XMM-Newton, Chandra, NuSTAR ir NICER. Išsami archyvinė medžiaga nuo 2011 iki 2024 m. parodė reikšmingus pokyčius: apie 2021 m. pastebima blanki fazė, po kurios 2022 m. prasidėjo greitas vėlai švytėjimas ir pasiekė piką 2024 m. — tai daugiau nei du eilės tvarka didesnis ryškumas, palyginti su žemuoju stacionariu režimu.
Nuotrauka sudaryta iš rentgeno, optinių ir Hα linijos stebėjimų duomenų. NGC 7793 P13 yra nutolęs nuo NGC 7793 galaktikos centro. Autoriai ir šaltiniai: Rentgeno duomenys (NASA/CXC/Univ. of Strasbourg/M. Pakull et al.); optika (ESO/VLT/Univ. of Strasbourg/M. Pakull et al.); Hα (NOAO/AURA/NSF/CTIO 1.5 m).
Kodėl tai svarbu? Superkritinė akrecija, dar vadinama super-Eddington akrecija, įvyksta tuomet, kai įtekanti dujų srovė aprūpina energiją greičiais, viršijančiais klasikinius ribojimus, kuriuos nustato radiacinis slėgis. Suprasti, kaip medžiaga gali toliau kristi ant kompaktiško objekto tokiomis sąlygomis, kelia iššūkių akrecijos fizikos, radiacijos transporto ir įtekėjimo geometrijos modeliams. P13 staigus 100 kartų didesnis rentgeno sprogimas suteikia empirinius duomenis, reikalingus tokioms teorijoms patikrinti ir tobulinti.
Ilgalaikė kintamumo ir sukimosi elgsena
Be ryškumo svyravimų, P13 atskleidžia dar vieną svarbią savybę: sukimąsi. Kai medžiaga yra nukreipiama palei neutronų žvaigždės stiprų magnetinį lauką link magnetinių polių, susidaro akrecijos stulpai, kurie skleidžia pulsinius rentgeno spindulius. Stebėjimai rodo, kad P13 sukimasis trunka apie 0,4 sekundės, o bendra tendencija — pagreitinimas (spin-up) — reiškia, jog pulsuris įgauna didesnį sukimąsi. Svarbu paminėti, kad komanda nustatė: vėlai švytėjimo fazės metu sukimosi pagreitinimo tempas maždaug padvigubėjo ir toks padidėjęs tempas išliko per visus 2024 metus. Kitaip tariant, kartu su didėjančiu rentgeno spindulių šviesumu didėjo ir momentas, perduodamas akrecijos medžiagos.
Kai dujos patraukiamos intensyvios traukos aplink kompaktišką objektą — neutronų žvaigždę ar juodąją skylę — procesas, vadinamas akrecija, išskiria energiją elektromagnetinės spinduliuotės pavidalu. Pastarųjų dešimtmečių pažanga aukštos jautrios rentgeno teleskopų srityje atskleidė šaltinius, kurie spinduliuoja ypač stipria rentgeno energija.
Ryškumo ir kampinio momento ryšys yra esminis diagnostinis rodiklis: jis rodo, kad masės perdavimo greičio pokyčiai iš dvejetainio palydovo arba magnetosferos persitvarkymas tiesiogiai veikia tiek radiacinį išsiskyrimą, tiek momentą, perduodamą žvaigždei. Išsami pulso analizė nurodo, kad akrecijos stulpo aukštis kinta per dešimtmečio trukmės srauto modulaciją — šviesesnėse fazėse stulpai būna aukštesni, o blankiosiose — trumpesni. Tokie aukščio pokyčiai keičia spinduliavimo srauto (beaming) ir vietinį radiacijos transportą, kas savo ruožtu veikia stebimą šviesumą ir pulso profilius.
Ryškios fazės metu akrecijos stulpas yra aukštas, o blankios fazės metu jis trumpėja. Aut. nuotr.: Marina Yoshimoto (Ehime University)
Pasekmės superkritinei akrecijai ir ultraliuminenciniams šaltiniams
P13 elgesys stiprina idėją, kad superkritinė akrecija gali būti labai dinamiška per daugiametes laiko skalės. Ultraliuminencinių rentgeno šaltinių (ULX) modeliams stebėjimai siūlo, jog akrecijos geometrijos pokyčiai — stulpo aukštis, magnetinio sujungimo spindulys ir spinduliavimo koncentracijos (beaming) laipsnis — gali sukelti šviesumo svyravimus eilės tvarka. Ypač reikšmingas yra sukimosi pagreitinimo padvigubinimas vėlai švytėjimo metu: tai tiesiogiai susieja akrecijos momentą su tais epizodais, kurie generuoja ekstremalų rentgeno išspinduliavimą, ir suteikia ribas masės akrecijos greičiams bei kampinio momento perdavimui super-Eddington režimuose.
Praktiniu požiūriu šie rezultatai pabrėžia koordinuotos, ilgalaikės stebėsenos su papildančiais instrumentais vertę. Minkštųjų rentgeno spindulių jautrumas (XMM-Newton, Chandra) kartu su kieta rentgeno aprėptimi (NuSTAR) ir aukštos dažnuminės laiko analizės galimybėmis (NICER) leido mokslininkams sužemėlapiuoti ryškumą, spektrinius pokyčius ir pulso laiko parametrus per daugiau nei dešimtmetį — būtent tokio ilgio stebėjimų bazė reikalinga atskleisti ryšį tarp sukimosi ir spinduliavimo kintamumo.
Ekspertų komentaras
"P13 suteikia mums natūralų laboratorinį lauką superkritinei akrecijai", — teigia dr. Lila Armitage, astrofizikė, specializuojanti kompaktiškų dvejetainių sistemų tyrimuose. "Matyti, kaip sukimosi pagreitinimo tempas didėja kartu su šaltinio ryškėjimu, patvirtina, kad sistema perduoda ne tik fotonus — ji perduoda ir kampinį momentą. Toks glaudus sąsajų ryšys yra kertinis akmuo modeliams, kurie siekia paaiškinti ryškiausius rentgeno šaltinius netoliese esančiose galaktikose."
Išvados
NGC 7793 P13 dramatiškas sugrįžimas ir koreliuojamas sukimosi pagreitinimo pokytis suteikia retus, tiesioginius įrodymus, siejančius rentgeno šviesumą, akrecijos geometriją ir kampinio momento perdavimą superkritiškai akrecuojančioje neutronų žvaigždėje. Tolesnė stebėsena ir kryptingas teorinis darbas bus būtini, kad šias empirines tendencijas paversti tvirtu fiziniu vaizdiniu apie tai, kaip medžiaga išgyvena, suteka ir spinduliuoja ekstremaliausiose akrecijos aplinkose, žinomose mokslui.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą