Астрономы впервые увидели теплый ветер от аккрецирующей нейтронной звезды

Астрофизики впервые экспериментально подтвердили существование постоянных истечений теплого ионизированного газа из аккреционного диска вокруг нейтронной звезды в рентгеновской двойной системе Swift J1858.6−0814, характер которых не зависит от режима аккреции. Подобное явление ранее предсказывалось теоретически и помогает разобраться в поведении подобных систем и их вспышечной активности. Статья опубликована в журнале Nature.

Процесс аккреции вещества на различные астрофизические объекты сопровождают мощные истечения из аккреционного диска, называемые ветрами. В компактных двойных системах, содержащих нейтронные звезды или черные дыры, аккреция вещества на эти объекты часто сопровождается интенсивными вспышками, а дисковые ветра демонстрируют линии поглощения в рентгеновских и оптических спектрах, которые связываются с истечениями горячего или холодного газа. Однако до сих пор не было случаев регистрации линий в ультрафиолетовом диапазоне волн, что указало бы на истечения теплого газа. 

Группа астрономов во главе с Ноэль Кастро Сегуром (Noel Castro Segura) из Саутгемптонского университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений за источником Swift J1858.6−0814, который был открыт в октябре 2018 года телескопом Swift и классифицирован как маломассивная рентгеновская двойная с нейтронной звездой, расположенная на расстоянии 42,4 тысячи световых лет от Солнца. В мультиволновых наблюдениях за системой принимали участие космический телескоп «Хаббл», рентгеновский телескоп XMM-Newton, а также наземные телескопы VLT и GTC.

Астрономы обнаружили, что в системе происходят затмения, что говорит о том, что земной наблюдатель смотрит на аккреционный диск почти с ребра. Орбитальный период объектов в системе был оценен в 21,3 часа. Во время вспышки Swift J1858.6−0814 демонстрировал экстремальную изменчивость потока излучения во всех диапазонах энергий квантов, при этом рентгеновская светимость изменялась на один-два порядка в секундных масштабах. Вариации потока излучения в рентгеновском, дальнем ультрафиолетовом и оптическом диапазонах волн четко коррелируют между собой с малой временной задержкой.

Ученые зарегистрировали в ультрафиолетовом диапазоне линии поглощения, связанные с C IV, N V и He II, которые они интерпретировали  как теплый, умеренно ионизированный компонент истечений из диска. При этом данные оптических наблюдений показали, что истечения из диска действительно есть и не связаны со вспышками в системе, таким образом мы имеем дело с многофазным и/или пространственно стратифицированным истечением газа из внешней части аккреционного диска. Подобная постоянная потеря массы диска при любых режимах аккреции на нейтронную звезду с крупным диском ранее предсказывалась радиационно-гидродинамическими моделями и помогает объяснить некоторые особенности вспышек в рентгеновских двойных.

Ранее мы рассказывали о том, как головную волну в рентгеновской двойной системе впервые увидели в радиодиапазоне.

Александр Войтюк