Комета Борисова оказалась реликтом экзопланетной системы
Астрономы выяснили, что первая в истории межзвездная комета Борисова оказалась еще и первым наблюдаемым реликтом своей планетной системы, который никогда не приближался к звездам — ее вещество оставалось нетронутым со времен образования в протопланетном диске. Статьи (1, 2) опубликованы в журналах Nature Communications и Nature Astronomy, кратко о работе рассказывается на сайте Европейской южной обсерватории.
Комета 2I/Borisov была открыта 30 августа 2019 года астрономом Геннадием Борисовым и стала вторым за историю наблюдений за небом межзвездным объектом (первым был астероид 1I/Оумуамуа). Она максимально сблизилась с Солнцем в декабре 2019 года, а весной прошлого года ядро разрушилось. В настоящее время комета покидает Солнечную систему и возвращается в межзвездное пространство.
Изучение таких объектов позволяет понять состав комет из других планетных систем и проверить, насколько различается вещество околозвездных дисков, из которого формируются малые тела, от вещества из нашей системы. В частности, первые наблюдения за кометой Борисова показали ее сходство с кометами в Солнечной системе, однако затем были найдены существенные различия в составе, например обилие угарного газа.
Две группы астрономов во главе с Стефано Багнуло (Stefano Bagnulo) из обсерватории Арма в Северной Ирландии и Бинем Яном (Bin Yang) из Европейской южной обсерватории опубликовали результаты анализа данных поляриметрических наблюдений за кометой Борисова в декабре 2019 года и январе 2020 года при помощи приемника FORS2, установленного на телескопе VLT в Чили, и данных наблюдений в миллиметровом диапазоне при помощи системы радиотелескопов ALMA.
Оказалось, что кома состоит из компактных «камешков» с радиусом более одного миллиметра, что позволяет предположить, что частицы пыли в протопланетном диске, где образовалась комета, уплотнились в результате взаимных столкновений. Скорость образования пыли ядром была оценена в 200 килограммов в секунду, таким образом между моментами открытия и прохождения точки перигелия комета потеряла 2×109 килограммов пыли. При этом пыли в коме более чем в три раза больше, чем газа, а ледяные зерна практически отсутствуют. Скорость образования CO за счет сублимации составила 3,3×1026 молекул в секунду, при этом соотношение молекул CO/H2O в коме резко изменилось до и после прохождения перигелия, что указывает на неоднородность ядра кометы, с компонентами, сформированными в разных местах за пределами снеговой линии, которые могли смешиваться между собой.
Ученые пришли к выводу, что наблюдают сходство поведения кометы Борисова и кометы Хейла-Боппа. Это говорит о том, что в какой бы астрофизической среде ни возникла межзвездная комета, такая среда обладала свойствами, которые привели к образованию тела, похожего на тела, образованные во внешних регионах Солнечной системы. При этом, в отличие от кометы Хейла-Боппа и многих других комет, которые могли не один раз сближаться с Солнцем, 2I/Borisov до момента встречи с нашим светилом никогда не пролетала вблизи любой другой звезды и может представлять собой первую первозданную комету, которая когда-либо наблюдалась.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые померили длину хвоста кометы Борисова, оценили ее потери воды и как возросшая активность ядра кометы привела к его разрушению.
Александр Войтюк
Они находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах
Астрономы на основе наблюдений за пульсаром PSR J1023+0038 определили механизм переключения переходных миллисекундных пульсаров между режимами активности. Предполагается, что он связан с взаимодействием между пульсарным ветром и внутренней частью аккреционного диска, а также с выбросами вещества. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics. После рождения нейтронные звезды обладают очень высокой скоростью вращения, которая постепенно уменьшается со временем. Однако астрономам известны миллисекундные пульсары, представляющие собой быстровращающиеся нейтронные звезды, которые находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах и раскручиваются до миллисекундных периодов вращения за счет аккреции вещества звезды-компаньона. Этот эволюционный путь состоит из нескольких стадий, одна из которых представлена переходными миллисекундными пульсарами — очень редкими и плохо изученными объектами. Они могут находиться в двух состояниях: радиопульсар (объект порождает импульсы радиоволн) и активный режим (нейтронная звезда ярко излучает в рентгеновском диапазоне, аккрецируя вещество из диска вокруг нее). В активном режиме ученые выделяют два состояния — высокий уровень активности, который возникает чаще всего и характеризуется пульсациями рентгеновского, ультрафиолетового и оптического излучения от пульсара, и низкий уровень активности, когда пульсаций нет. Астрофизиков очень интересует, каким образом эти режимы возникают и почему непредсказуемо меняются. Группа астрономов во главе с Марией Кристиной Бальо (Maria Cristina Baglio) из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби опубликовала результаты мультиволновых наблюдений за переходным миллисекундным пульсаром PSR J1023+0038, проведенных в июне 2021 года при помощи наземных и космических телескопов, таких как NuSTAR, XMM-Newton, «Хаббл», VLT, ALMA, VLA, NTT и FAST. PSR J1023+0038 был обнаружен в 2007 году как пульсар с периодом вращения 1,69 миллисекунды, обращающийся вокруг маломассивной звезды-компаньона (около 0,2 массы Солнца) за 4,75 часа. В 2013 году он перешел в режим высокого уровня активности, демонстрируя признаки формирования аккреционного диска. Данные наблюдений позволили астрономам построить физическую модель переключения миллисекундного пульсара между режимами активности. Во время высокого уровня активности существует ударная волна между ветром от пульсара и внутренним аккреционным потоком, где возникает большая часть рентгеновского излучения, а также рентгеновские, ультрафиолетовые и оптические пульсации. При этом самая внутренняя область усеченного, геометрически тонкого аккреционного диска, заменяется радиационно неэффективным, геометрически толстым потоком, а падающее на пульсар вещество втягивается в магнитное поле и ускоряется, образуя компактный джет из плазмы, которая выбрасывается наружу. Переход в режим низкого уровня активности инициируется дискретными выбросами вещества поверх джета вдоль оси вращения пульсара, что приводит к угасанию пульсаций. В таком состоянии пульсарный ветер все еще способен проникнуть в аккреционный диск и инициировать возникновение джета. Затем поток вещества из аккреционного диска может вновь заполнить область вблизи пульсара и он перейдет высокий режим активности. Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые увидели гамма-затмения пульсаров-«черных вдов» и напрямую измерили скорость собственного движения пульсара.