Спустя 40 лет. Объяснено поведение звездной системы Rapid Burster

Сорок лет назад ученые впервые увидели в космосе вспышки рентгеновских лучей колоссальной мощности - излучения такой силы раньше они не фиксировали. За это время у астрофизиков были десятки теорий и объяснений поведения Rapid Burster, но ни одно не прошло проверку. Сейчас разгадка максимально близко, но прежде ученым нужно доказать еще одно предположение.

Что такое Rapid Burster

В 1977 году ученые открыли так называемый Rapid Burster - быстрый бастер. Это звездная система, которая состоит из обычной и нейтронной звезды. Вокруг последней есть аккреционный диск - газ, который она к себе притягивает.

Астрофизики замечали, что Rapid Burster - источник рентгеновских вспышек первого типа. Но такие уже видели раньше и смогли их объяснить.

Уникальность Rapid Burster в том, что она порождает еще и вспышки второго типа - случайные, непредсказуемые и очень интенсивные.

Такие же зафиксировали только в еще одной системе - Bursting Pulsar или взрывной пульсар. Но объяснить, как они формируются, не могли на протяжении сорока лет - все теории терпели крах.

Что сделали голландские астрофизики

Над исследованием работали астрофизики из Института астрономии имени Антона Паннекука в Амстердаме. Они использовали три рентгенновских телескопа и наблюдали за бастером несколько дней в октябре 2015 года.

Ученые пытались выяснить, источник излучения - это поверхность нейтронной звезды или газ, который она к себе притягивает. Мощный телескоп NuSTAR показал, что рентгеновские лучи излучала звезда и они отбивались от диска.

Затем астрофизики начали разбираться в структуре диска, чтобы понять, что происходит в нем до, во время и после вспышки. Там и нашли разгадку - выброс лучей происходит после взаимодействия газа с магнитным полем.

Разгадка Rapid Burster

" Это как будто мы бросаем что-то на быстро вращающуюся карусель: эта вещь будет отскакивать, пока ее не бросить с такой же скоростью, с которой движется карусель", - поясняет Якоб ван дер Ейнден, аспирант Института астрономии в Амстердаме.

Так же все работает и в бастере. У нейтронной звезды сильная гравитация - она притягивает газ внешнего слоя обычной звезды и формирует вокруг себя аккреционный диск.

В диске вещество движется по спирали по направлению к звезде. Когда газ накапливается на ее поверхности и провоцирует термоядерные взрывы, происходят рентгеновские вспышки первого типа.

Во втором типе система работает немного иначе - все дело в магнитном поле нейтронной звезды и зазором между ней и диском.

Краткое объяснение: газ накапливается на внутренней границе диска, а мощная вспышка происходит, когда он взаимодействует с вращающимся магнитным полем и ударяется о поверхность нейтронной звезды.

Для того, чтобы система работала по сценарию ученых, есть два важных условия. Первое: магнитное поле нейтронной звезды должно быть очень сильным. Астрофизики успешно это подтвердили - в системе Rapid Burster оно в миллиард раз сильнее поля Земли. И что более важно - в пять раз сильнее, чем поля других звезд в системах, где наблюдаются вспышки первого типа.

Второе: между звездой и диском должен быть зазор. Без этого пространства газ не сможет удариться о поверхность.

В бастере такой зазор есть - это расстояние составляет около 90 км и оно значительно больше, чем сама звезда с радиусом 10 км. Такое же пространство есть и во взрывном пульсаре, что подтверждает теорию.

То есть вспышка формируется так: нейтронная звезда притягивает газ, но пока у него недостаточная скорость, поэтому он накапливается на внутренней границе и постепенно ускоряется. В конце концов, скорость газа становится такой же, как и у магнитного поля - газ падает на поверхность звезды, провоцируя вспышку рентгеновских лучей с колоссальным высвобождением энергии.

Чего не хватает для подтверждения теории

Настолько сильное магнитное поле может быть только у молодой звездной системы. То есть Rapid Burster должна быть молода - это и предстоит доказать.

Для этого достаточно установить, что нейтронная звезда в бастере вращается медленнее, чем такие же звезды в системах старшего возраста.

Голландские ученые будут проводить дополнительные исследования. Однако уже сейчас они ближе к разгадке Rapid Burster, чем кто-либо до этого.