Вчені припускають, що бінарна система Cygnus X-3, що містить масивну зірку і, ймовірно, чорну діру, є зменшеним прикладом одних з найяскравіших квазарів у Всесвіті. Для цього відкриття команда використала дані космічного апарата NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Вони описують, як рентгенівська подвійна зірка, розташована на відстані 24 тис. світлових років від нас, посилює своє рентгенівське випромінювання у воронкоподібній порожнині, що оточує ймовірну чорну діру.
Система Cygnus X-3 була відкрита на початку 1970-х років. Тоді радіотелескопи помітили потужні струмені, радіовипромінювання від яких триває кілька днів, а потім зникає, щоб з часом повторитися. На той момент вчені описували об’єкт як “астрономічну головоломку”. Складнощів додавав густий пил, який блокує світло від нього. Але роки спостережень в радіо-, інфрачервоному та рентгенівському діапазонах дозволили астрономам з’ясувати, що Cygnus X-3 – це рентгенівська подвійна система, в якій відбувається перенесення речовини між масивною зіркою та іншим об’єктом, що обертаються навколо спільного центру тяжіння.
Вчені припустили, що компактний об’єкт є або нейтронною зіркою, або, що більш ймовірно, чорною дірою з масою, яка приблизно в п’ять разів перевищує масу нашого Сонця. А перший – це рідкісна зоря Вольфа — Райє з високою температурою та світністю, яка випромінює потужні зоряні вітри. Саме матеріал, винесений вітром із цієї зірки, живить акреційний диск, який обертається навколо компактного об’єкта.
Але є нюанс. Потік матерії на компактний об’єкт, такий як чорна діра, контролюється властивістю, відомою як межа Еддінгтона. Якщо швидкість акреції достатньо висока, то матерія накопичується, диск стає щільним і надто гарячим. У результаті випромінювання може зупинити “надходження” нової речовини. Однак деякі з найяскравіших квазарів, схоже, порушують межу Еддінгтона, оскільки їхня світність надзвичайно висока, хоча вони все ще накопичують матерію. І Cygnus X-3, схоже, підпадає під цю категорію, хоча і в меншому масштабі.
Вчені використали IXPE для вимірювання ступеня поляризації в рентгенівському світлі, що надходить від Cygnus X-3. Вони виявили, що рівень поляризації досить високий, і його можна пояснити лише розсіюванням рентгенівських променів від внутрішньої частини воронкоподібної порожнини в серці акреційного диска. З’ясувалося, що компактний об’єкт оточений оболонкою з щільної, непрозорої матерії. А світло, яке бачать вчені, є відображенням від стінок внутрішньої воронки, утвореної навколишнім газом.
Непрозора оболонка є типовою для квазарів, які називають надяскравими рентгенівськими джерелами. Вивчення таких джерел досить складне, але тепер астрономи можуть використовувати Cygnus X-3 як модель для кращого розуміння цих далеких об’єктів.
Спалахи Cygnus X-3 перериваються через еліптичну орбіту зірки Вольфа-Райє навколо компактного об’єкта. Це означає, що інколи вона наближається, і більше матеріалу потрапляє на ймовірну чорну діру. IXPE зміг побачити, що коли Cygnus X-3 перебуває у фазі надяскравого рентгенівського джерела, ступінь поляризації досягає 24,9%, а коли система менш активна, поляризація падає до 10,4%. Тож структура воронки змінюється у відповідь на більшу чи меншу кількість акреції. Зараз команда планує подальші спостереження, щоб спробувати вловити момент колапсу, який відбувається, якщо швидкість акреції падає занадто низько.
Читайте також: