Джеты тоже светят

Российская астрономическая сеть впервые обнаружила оптическое излучение джета, возникшего при вспышке микроквазара.

15 июня 2015 года космическая обсерватория Свифт (НАСА) зарегистрировала начало вспышки микроквазара V404 Cyg (Cyg или полностью Cygni означает принадлежность звезды к созвездию Лебедя, буква V говорит, что звезда – переменная).

За короткое время эта почти невидимая звездочка стала одним из самых ярких объектов неба в рентгеновском диапазоне, почти в пятьдесят раз превзойдя знаменитую Крабовидную туманность.  Ее блеск в оптическом диапазоне увеличился в сотни раз, а в рентгеновском диапазоне — в миллионы.  Это привлекло к ней внимание астрономов всего мира.

Двенадцать телескопов российской сети MASTER Global Robotic Net, расположенных в шести местах на четырех континентах, стали первыми наземными обсерваториями, которые начали исследование микроквазара в оптическом диапазоне. В недавно опубликованной статье  в журнале Astrophysical Journal  российские астрономы сообщили, что обнаружили доказательство существования у микроквазара оптического джета – высокоэнергичного потока частиц, излучающего в оптическом диапазоне. До сих пор наблюдаемые джеты излучали на более высоких частотах.

Исследователи обнаружили два интервала времени, продолжительностью в несколько часов, когда одновременно с уменьшением блеска звезды у ее излучения менялась поляризация – направление колебаний электрического поля волны. Изменения составляли 4-6% в течение часа.  Чтобы понять, почему этот факт может говорить о существовании джета, надо вспомнить о  физике протекающих процессов.

Микроквазары или рентгеновские двойные звезды  — это двойные звездные системы, состоящие из темного компактного тяжелого объекта (нейтронная звезда или черная дыра) и звезды-гиганта.  У V404 Cyg масса черной дыры составляет 12±3 масс Солнца. Благодаря большой силе гравитации она стягивает к себе вещество из внешних слоев звезды-компаньонки, которое образует вокруг черной дыры вращающийся аккреционный диск. Происходящие процессы порождают там мощное рентгеновское излучение, которое, падая на вторую звезду, разогревает ее. В определенный момент достигается критическое состояние и в диске происходит взрывное нарастание термоядерной реакции, сопровождаемое вспышкой. Все эти процессы порождают тепловое, неполяризованное электромагнитное излучение. Однако свет микроквазара, достигающий Земли, линейно поляризуется межзвездной пылью, пылинки которой выстраиваются вдоль магнитных силовых линий, словно магнитные стрелки.

Обнаруженные российскими астрономами изменения поляризации происходят слишком быстро, чтобы быть связанными с межзвездной пылью, состояние которой в огромном объеме не может изменяться с такой скоростью. А проявление этих изменений именно в момент падения блеска выглядит так, как будто в системе есть еще один слабый источник сильно поляризованного света, вклад которого становится важным при падении общей яркости.

Таким источником может быть джет – поток материи, ускоряемый вдоль оси вращения аккреционного диска. В нем работает другой механизм энерговыделения, нетепловое излучение джета имеет синхротронную природу (связано с движением частиц со скоростями близкими к скорости света по искривленным магнитным полем траекториям). Кстати, название микроквазары таким объектами и было дано из-за того, что в них возникают джеты, подобные наблюдаемым для квазаров – сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.

После таких вспышек звезда «засыпает» на неопределенное время, пока в диске снова не накопится достаточное количества вещества. Именно так микроквазар V404 после вспышки  в 1989 году «заснул» почти на 30 лет. Предыдущая его активность наблюдалась в 1938 и 1956 годах.

Интерес к V404 Cyg подогревается еще и тем, что ее компактный объект – кандидат не только в черные, но и в так называемые серые дыры (Q-звезды) гипотетический тип тяжёлой нейтронной звезды с экзотическим состоянием материи.

В работе принимали участие астрономы Московского, Уральского и Иркутского государственных университетов, Кисловодской Астрономической станции, Благовещенского педагогического университета и ряда зарубежных обсерваторий.

Глобальная роботизированная сеть мониторинга ближнего и дальнего космического пространства МАСТЕР создана под руководством профессора В.М.  Липунова в Московском университете для открытия и исследования процессов, сопровождающих образование черных дыр и нейтронных звезд - гамма-всплесков, термоядерных вспышек на белых карликах, вспышек ядер галактик и квазаров. Попутно МАСТЕР решает и прикладные задачи современной астрономии - в полностью автоматическом режиме открывает потенциально-опасные астероиды и кометы.

По материалам пресс-службы МГУ