С 2019 года на расстоянии более 1 миллиона километров от Земли успешно работает российская космическая обсерватория «Спектр-РГ». 4 сентября 2023 года на официальном сайте Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) опубликован новый интересный материал об изучении Swift J1727.8-1613. За этим названием по международной классификации скрывается рентгеновская новая – ярчайший за несколько лет объект неба в этом диапазоне энергий. Используя телескоп ART-XC на борту российской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ» и данные с международной орбитальной обсерватории «ИНТЕГРАЛ» (созданной при участии нашей страны, ЕС и США), наши ученые узнали немало интересного.
Маломассивные рентгеновские двойные – очень переменчивые, точнее переменные, объекты. Большинство таких двойных систем находятся в «молчании» – в них нет активной аккреции (перетекания) вещества обычной звезды на её компактную соседку – черную дыру или нейтронную звезду. Точнее, перетекание происходит, но вещество не падает на компактный объект, а накапливается в диске вокруг него. Но когда в диске вещества становится слишком много, оно начинает «стекать» в черную дыру (или «выпадать» на поверхность нейтронной звезды) – происходит так называемая «аккреционная вспышка» и на небе появляется «рентгеновская новая».
Аккреционный диск, разогреваемый протекающим через него веществом, начинает ярко светиться во всем диапазоне длин волн, от инфракрасного до рентгеновского, затмевая звезду-донор, в окрестности черной дыры рождается жесткое рентгеновское излучение, а релятивистские оттоки вещества из центральных частей диска генерируют радиоизлучение. Таким образом, вспышки рентгеновских новых оказывается возможным наблюдать почти всем арсеналом современных астрономических телескопов, что позволяет получить максимально подробную и цветную картинку происходящего.
Раз в несколько лет на небе вспыхивает рентгеновская новая, которая на несколько недель и даже месяцев становится ярчайшим объектом неба в этом диапазоне энергий. В конце августа 2023 года как раз и появилась еще одна такая система, – Swift J1727.8-1613. Она была найдена сначала в данных оптических телескопов, а спустя несколько дней «разгорелась» в рентгеновском диапазоне. Яркость рентгеновских источников, а точнее – энергетический поток от них астрофизики иногда измеряют в единицах Краб, используя Крабовидную туманность как эталонный источник. Летне-осенняя рентгеновская новая буквально за два дня достигла яркости в 7 Краб (это результат внушительный, но не рекордный – отдельные вспышки, например, от подобной системы V404 Cyg превышали 50 Краб!).
По удачному стечению обстоятельств, самые ранние стадии рентгеновской вспышки Swift J1727.8-1613, начавшейся 24 августа, были зарегистрированы обсерваторией ИНТЕГРАЛ (ESA) во время плановых наблюдений области Галактического центра по заявке российских ученых. Буквально спустя пару дней, на пути к своему максимуму, Swift J1727.8-1613 был «пойман» телескопом ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ». Организация и проведение столь оперативных наблюдений стали возможными благодаря совместной работе специалистов АО «НПО Лавочкина» и ИКИ РАН.
Наблюдения таких ярких источников, – а ART-XC наблюдал тогда, когда поток от Swift J1727.8-1613 был около 6.5 Краб, – нетривиальная техническая задача. Однако, как оказывается, детекторы телескопа ART-XC, предназначенные, строго говоря, для наблюдений гораздо более слабых объектов, прекрасно с ней справились. Всего за несколько часов наблюдений удалось собрать примерно 30 миллионов фотонов от источника. Еще три миллиона более жестких (т.е. с большей энергией) фотонов набрал телескоп IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ за двое суток.
«Информации для анализа оказалось необычно много – в обзоре всего неба мы чаще всего имеем дело со слабыми источниками, от которых ART-XC удается зарегистрировать всего несколько десятков фотонов», – поясняет Илья Мереминский, научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН.
Быстрый анализ данных телескопа ART-XC показал, что поток от источника меняется с (квази)периодом в 2.5 с. Это не настоящие когерентные пульсации, как от рентгеновских пульсаров, а квазипериодические осцилляции (КПО) – хорошо изученный, но пока не полностью понятый феномен, часто наблюдающийся в рентгеновских новых. Другие телескопы, наблюдавшие до и после ART-XC, также увидели КПО, но на других частотах, – оказалось, что со временем частота КПО растет.
«Дело тут, по-видимому, в геометрии течения вещества вблизи черной дыры – начиная с некоторого радиуса аккреционный диск разрушается и замещается горячим течением, в котором и рождается эта переменность, частота которой зависит от размера этой области, – поясняет Илья Мереминский. – По мере развития вспышки аккреционный диск достигает все меньших и меньших радиусов, пока наконец не заполняет все пространство вплоть до последней устойчивой орбиты. Так что данные наблюдений этого объекта телескопом ART-XC позволят в дальнейшем чуть лучше понять, как устроена геометрия аккреционного потока вблизи черной дыры».
Наблюдения продолжаются, а первые результаты наблюдений Swift J1727.8-1613 телескопом ART-XC и обсерваторией ИНТЕГРАЛ опубликованы в виде астрономической телеграммы.
Маломассивные рентгеновские двойные – очень переменчивые, точнее переменные, объекты. Большинство таких двойных систем находятся в «молчании» – в них нет активной аккреции (перетекания) вещества обычной звезды на её компактную соседку – черную дыру или нейтронную звезду. Точнее, перетекание происходит, но вещество не падает на компактный объект, а накапливается в диске вокруг него. Но когда в диске вещества становится слишком много, оно начинает «стекать» в черную дыру (или «выпадать» на поверхность нейтронной звезды) – происходит так называемая «аккреционная вспышка» и на небе появляется «рентгеновская новая».
Аккреционный диск, разогреваемый протекающим через него веществом, начинает ярко светиться во всем диапазоне длин волн, от инфракрасного до рентгеновского, затмевая звезду-донор, в окрестности черной дыры рождается жесткое рентгеновское излучение, а релятивистские оттоки вещества из центральных частей диска генерируют радиоизлучение. Таким образом, вспышки рентгеновских новых оказывается возможным наблюдать почти всем арсеналом современных астрономических телескопов, что позволяет получить максимально подробную и цветную картинку происходящего.
Раз в несколько лет на небе вспыхивает рентгеновская новая, которая на несколько недель и даже месяцев становится ярчайшим объектом неба в этом диапазоне энергий. В конце августа 2023 года как раз и появилась еще одна такая система, – Swift J1727.8-1613. Она была найдена сначала в данных оптических телескопов, а спустя несколько дней «разгорелась» в рентгеновском диапазоне. Яркость рентгеновских источников, а точнее – энергетический поток от них астрофизики иногда измеряют в единицах Краб, используя Крабовидную туманность как эталонный источник. Летне-осенняя рентгеновская новая буквально за два дня достигла яркости в 7 Краб (это результат внушительный, но не рекордный – отдельные вспышки, например, от подобной системы V404 Cyg превышали 50 Краб!).
По удачному стечению обстоятельств, самые ранние стадии рентгеновской вспышки Swift J1727.8-1613, начавшейся 24 августа, были зарегистрированы обсерваторией ИНТЕГРАЛ (ESA) во время плановых наблюдений области Галактического центра по заявке российских ученых. Буквально спустя пару дней, на пути к своему максимуму, Swift J1727.8-1613 был «пойман» телескопом ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории «Спектр-РГ». Организация и проведение столь оперативных наблюдений стали возможными благодаря совместной работе специалистов АО «НПО Лавочкина» и ИКИ РАН.
Наблюдения таких ярких источников, – а ART-XC наблюдал тогда, когда поток от Swift J1727.8-1613 был около 6.5 Краб, – нетривиальная техническая задача. Однако, как оказывается, детекторы телескопа ART-XC, предназначенные, строго говоря, для наблюдений гораздо более слабых объектов, прекрасно с ней справились. Всего за несколько часов наблюдений удалось собрать примерно 30 миллионов фотонов от источника. Еще три миллиона более жестких (т.е. с большей энергией) фотонов набрал телескоп IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ за двое суток.
«Информации для анализа оказалось необычно много – в обзоре всего неба мы чаще всего имеем дело со слабыми источниками, от которых ART-XC удается зарегистрировать всего несколько десятков фотонов», – поясняет Илья Мереминский, научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН.
Быстрый анализ данных телескопа ART-XC показал, что поток от источника меняется с (квази)периодом в 2.5 с. Это не настоящие когерентные пульсации, как от рентгеновских пульсаров, а квазипериодические осцилляции (КПО) – хорошо изученный, но пока не полностью понятый феномен, часто наблюдающийся в рентгеновских новых. Другие телескопы, наблюдавшие до и после ART-XC, также увидели КПО, но на других частотах, – оказалось, что со временем частота КПО растет.
«Дело тут, по-видимому, в геометрии течения вещества вблизи черной дыры – начиная с некоторого радиуса аккреционный диск разрушается и замещается горячим течением, в котором и рождается эта переменность, частота которой зависит от размера этой области, – поясняет Илья Мереминский. – По мере развития вспышки аккреционный диск достигает все меньших и меньших радиусов, пока наконец не заполняет все пространство вплоть до последней устойчивой орбиты. Так что данные наблюдений этого объекта телескопом ART-XC позволят в дальнейшем чуть лучше понять, как устроена геометрия аккреционного потока вблизи черной дыры».
Наблюдения продолжаются, а первые результаты наблюдений Swift J1727.8-1613 телескопом ART-XC и обсерваторией ИНТЕГРАЛ опубликованы в виде астрономической телеграммы.