«Чандра» увидела «сверхсветовой» джет в двойной системе
Космический рентгеновский телескоп «Чандра» смог отследить движение плазмы в релятивистских джетах, за создание которых ответственна черная дыра, в двойной системе MAXI J1820+070. Оказалось, что кажущаяся скорость одного из джетов в полтора раза больше скорости света — это объясняется тем, что плазма в нем движется в направлении земного наблюдателя. Полученные данные позволяют понять, как подобные струи формируются и взаимодействуют с межзвездной средой. Препринт работы опубликован на портале arXiv.org, кратко о ней рассказывается на сайте обсерватории.
Астрофизические струйные течения, такие как джеты или биполярные оттоки, наблюдаются в самых разных объектах, таких как рентгеновские двойные, катаклизмические переменные, молодые звездные объекты или активные галактические ядра. Формирование и эволюция подобных течений, а также их связь с процессами аккреции до сих пор плохо изучены, в частности, интересно то, как струи взаимодействуют с межзвездной средой.
Система MAXI J1820+070 (или ASASSN-18ey) была обнаружена в оптическом диапазоне 6 марта 2018 года в рамках наземного обзора ASAS-SN, а через пять дней ее увидел в рентгеновском диапазоне телескоп MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image), установленный на МКС. Она представляет собой рентгеновскую двойную систему, расположенную на расстоянии около десяти тысяч световых лет от Земли и содержащую черную дыру, с массой около восьми масс Солнца, и обычную звезду, с массой около половины массы Солнца. Дальнейшие наблюдения, в том числе и в радиодиапазоне при помощи систем VLA и MeerKAT, показали, что черная дыра находится в активном состоянии, окружена аккреционным диском и генерирует джеты, а в июле 2018 года и августе 2019 года в системе были зарегистрированы две вспышки излучения.
Группа астрономов во главе с Матильдой Эспинассе (Mathilde Espinasse) из Парижского университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений за MAXI J1820+070 при помощи космического телескопа «Чандра» в период с ноября 2018 года по май 2019 года. Ученых интересовали свойства джетов и следы их взаимодействия с окружающей средой.
Данные, собранные «Чандрой», позволили увидеть движение плазмы в двух релятивистских джетах, которые сталкивались с окружающей средой, что приводило к их постепенному замедлению. В ходе этих столкновений образовывались ударные волны, ответственные за ускорение электронов до энергий более десяти тераэлектронвольт. Видимая скорость северного джета оценивается в 0,61 скорости света, а южного — в 1,59 скорости света. Подобная иллюзия сверхсветового движения объясняется тем, что плазма в южном джете движется в сторону земного наблюдателя, а в северном — от него. Фактическая скорость движения плазмы в обеих джетах оценивается более чем в 0,8 скорости света. При этом отмечается, что минимальная внутренняя энергия, запасенная в джетах, на несколько порядков больше, чем энергия, выделившаяся в ходе вспышки в радиодиапазоне, замеченной в 2018 году. Это говорит о том, что большая часть энергии, которую переносят частицы в джетах, не преобразуется в излучение, а выделяется при взаимодействии с окружающей средой. Ожидается, что новые наблюдения за MAXI J1820+070 позволят лучше разобраться в дальнейшей эволюции джетов.
Ранее мы рассказывали о том, как джет активной галактики изогнул мост между сливающимися скоплениями галактик, как Телескоп горизонта событий получил самое детальное изображение джета блазара 3C 279 и что нагрело плазму в джетах микроквазара SS 433.
Александр Войтюк
Радиоимпульсы возникают в магнитосфере магнитара
Астрономы увидели, как галактический магнитар SGR J1935+2154 начал и перестал быть радиопульсаром. В этой фазе он пробыл 13 дней, спустя пять месяцев после того, как стал первым источником быстрого радиовсплеска в Млечном Пути. Это говорит в пользу теории о том, что подобные всплески связаны с намагниченными нейтронными звездами. Статья опубликована в журнале Science Advances. Впервые быстрые радиовсплески наблюдались 16 лет назад (хотя известны и более старые события), с тех пор было обнаружено несколько сотен подобных событий. Они представляют собой очень яркие импульсы радиоизлучения, которые длятся миллисекунды, чаще всего наблюдаются одиночные радиовсплески, однако известны и источники повторяющихся всплесков. При этом все источники находятся в других галактиках. Природа быстрых радиовсплесков до сих пор остается предметом споров и существует ряд теорий, объясняющих их. В 2018 году идея о том, что всплески могут возникать в магнитосфере намагниченных нейтронных звезд получила хорошее наблюдательное подтверждение, а в апреле 2020 года был обнаружен первый кандидат в источник быстрых радиовсплесков в Млечном Пути FRB 20200428, который укладывался в эту теорию. Его источником стал магнитар SGR J1935+2154, который находится в 21 тысяче световых лет от Солнца в остатке сверхновой G57.2+00.8. Группа астрономов во главе с Вэйвэем Чжу (Weiwei Zhu) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук сообщила, что наблюдала SGR J1935+2154 в фазе радиопульсара при помощи наземного радиотелескопа FAST. Наблюдения велись с 9 по 30 октября 2020 года и были инициированы сообщением команды радиотелескопа CHIME, обнаружившим от магнитара три всплеска 8 октября. При этом в период с мая по август источник не проявлял заметной активности, лишь 30 апреля и 24 мая наблюдались три радиовсплеска умеренной светимости. В общей сложности за 13 дней ученые зарегистрировали 795 импульсов, которые четко повторялись с периодом 3,2478 секунды. Фаза радиоимпульсов не совпадает с фазой рентгеновских пульсаций, в отличие от эпизода генерации быстрого радиовсплеска FRB 20200428, при этом светимости одиночных импульсов примерно на восемь-девять порядков ниже, чем у FRB 20200428. Импульсы обладают сложной субструктурой, которая напоминает наблюдаемые структуры импульсов у источников повторяющихся быстрых радиовсплесков. Исследователи предполагают, что эти результаты говорят в пользу идеи о том, что магнитары могут быть источниками быстрых радиовсплесков. Возможно всплески, подобные быстрым радиовсплескам, и их аналоги с более низкой светимостью, генерируются за счет разных механизмов. Радиоимпульсы способны возникать в фиксированной области магнитосферы и генерируются за счет обычных физических механизмов, ответственных за излучение радиопульсаров. Радиовсплески же могут порождаться во время сильных возмущений магнитосферы и могут быть связаны с некими взрывными процессами, это способно объяснить отсутствие наблюдаемого периода у источников повторяющихся быстрых радиовсплесков. О том, что такое быстрые радиовсплески и как их изучают, можно прочитать в блоге астрофизика Сергея Попова.