ULXs (ultraluminous X-ray sources) ve vesmíru v galaxii M 51 v Honících psech

ULXs (ultraluminous X-ray sources) / ultrasvítivé zdroje rentgenového záření

V 80. letech minulého století objevili vědci novou třídu extrémně svítivých zdrojů rentgenového záření v galaxiích. Tyto zdroje byly pro astronomy velkým překvapením, neboť se nacházejí daleko od supermasivních černých děr nacházejících se v centrech galaxií.

Zprvu se domnívali, že mnohé z těchto ultrasvítivých zdrojů rentgenového a UV záření, neboli ULXs (z anglického ultraluminous X-ray sources), jsou černé díry s hmotností mezi 100 až 1 000 násobkem hmotností Slunce (M_S). Pozdější práce ukázaly, že se může jednat o černé díry s hmotnostmi pouhých několika desítek M_S.

V roce 2014 pozorování NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) a Chandra X-ray Observatory ukázala, že za některými ULXs se svítivostí miliónů Sluncí mohou stát ještě méně masivní objekty - neutronové hvězdy. Typická neutronová hvězda přitom dosahuje hmotnosti sotva 1,5násobku hmotnosti Slunce.

Čtěte také: Největší exploze ve vesmíru jsou poháněny nejsilnějšími magnety

Dosud byly objeveny tři takového ULXs, u kterých astronomové pozorují pravidelné variace či pulsace v rentgenové emisi. Tedy chování, které vykazují neutronové hvězdy, nikoliv ale černé díry.

Nyní vědci, kteří vyhodnocují data z rentgenové observatoře Chandra, identifikovali čtvrtý zdroj ULX, za kterým stojí neutronová hvězda. A také nalezli stopu k tomu, proč tyto objekty září tak jasně. Nově objevený ULXs se nachází v galaxii M 51 zvané také Vírová galaxie v souhvězdí Honících psů. Kompozitní obraz Vírové galaxie obsahuje jak rentgenové záření (fialová) z Chandry, tak viditelné záření (červená, zelená a modrá) z HST (Hubble Space Telescope).

Neutronové hvězdy jsou extrémně husté objekty - čajová lžička její hmoty by vážila více než miliardu tun. Silná gravitace neutronových hvězd vysává ze sousedních hvězd materiál, který se během pádu na neutronovou hvězdu silně zahřívá a září v rentgenové oblasti.

Svítivost objektu se neustále zvyšuje, až dosáhne tzv. Eddingtonovy meze. Jedná se mez, kdy zdroj dosáhne maximální svítivosti a kdy se vyrovnává síla gravitace a tlak záření působící v protisměru. Nová měření ukazují, že ULXs v M 51 překračuje Eddingtonovu mez pro neutronovou hvězdu.

Při studiu archivu data Chandry si vědci všimli neobvyklého poklesu ve spektru ULXs. Došli k závěru, že za tímto poklesem stojí cyklotronová rezonance, absorpce záření na kladně nabitých protonech a nebo záporně nabitých elektronech, které krouží v magnetickém poli. Velikost neobvyklého poklesu v rentgenovém spektru odpovídá magnetickému poli, jehož intenzita je nejméně 10 000× vyšší než by odpovídalo černé díře.

A právě cyklotronová rezonance dokáže vysvětlit skutečnost, proč ULXs svou svítivostí mohou překročit onu Eddingtonovu mez. Extrémně silná magnetická pole, které vytvářejí např. magnetary, totiž dokáží efektivně snížit tlak rentgenových paprsků. A to umožňuje další přísun hmoty a zvyšování výkonu ULXs.

• Zdroj: Beaming with the Light of Millions of Suns

Další související články: