Специалисты по астрономии, используя рентгеновскую обсерваторию Чандра (Chandra), принадлежащую NASA, идентифицировали новый тип космических объектов. Их поведение существенно отличается от характеристик ранее известных источников рентгеновского излучения: они преимущественно генерируют низкоэнергетические рентгеновские лучи и параллельно производят интенсивное ультрафиолетовое свечение. По мнению ученых, изучение этих явлений может способствовать решению сразу двух фундаментальных задач в астрофизике.

В ходе анализа общедоступных архивных данных, полученных с обсерватории Chandra, для шести галактик, исследователи выявили 84 аномальных источника. Эти объекты получили наименование сверхмягких рентгеновских источников, что обусловлено концентрацией их излучения в нижней части спектра рентгеновского диапазона.

Две из исследованных галактик – спиральные: M31, широко известная как галактика Андромеды, и M101, также называемая галактикой Вертушка. Четыре оставшиеся галактики относятся к эллиптическому типу. Новые источники были обнаружены как в областях интенсивного звездообразования, так и в регионах, где доминируют старые звёздные скопления.

Выделение объектов стало возможным благодаря их характерному распределению энергии в излучении. Они отчетливо различимы на снимках телескопа Chandra, сделанных в низкоэнергетическом рентгеновском диапазоне, но становятся невидимыми при использовании более высоких энергий. Это указывает на то, что они генерируют значительно больше мягкого рентгеновского излучения по сравнению с жестким.

Учитывая непосредственную близость низкоэнергетического рентгеновского диапазона к высокоэнергетической ультрафиолетовой области в электромагнитном спектре, исследователи сделали вывод о том, что подобные объекты должны демонстрировать высокую интенсивность излучения и в ультрафиолетовом диапазоне.

Природа этих новых источников пока остаётся загадкой. Исследователи предполагают, что наиболее вероятным объяснением является наличие двойных звёздных систем, в которых компактный объект – чёрная дыра, нейтронная звезда или белый карлик – аккрецирует вещество от звезды-компаньона.

Материал, падающий на компактный объект, нагревается и начинает излучать рентгеновские лучи перед тем, как достигнуть поверхности белого карлика или нейтронной звезды, либо пересечь горизонт событий чёрной дыры. Аккрецирующие двойные системы подобного рода уже известны науке, однако сочетание мягкого рентгеновского спектра с интенсивным ультрафиолетовым излучением для целой группы объектов не было зафиксировано ранее.

Согласно результатам исследования, в галактиках вероятно существует обширная популяция двойных систем, которые ранее оставались незамеченными. Особенности их излучения приводили к тому, что они ускользали от внимания при предыдущих наблюдениях.

Новые объекты могут внести вклад в решение одной из астрофизических задач, связанной с происхождением сверхновых типа Ia. Считается, что как минимум некоторые из этих взрывов возникают в двойных системах, где белый карлик поглощает вещество от звезды-компаньона.

Сверхновые типа Ia играют важную роль в космологии, поскольку служат индикаторами для определения расстояний и изучения закономерностей расширения Вселенной. Именно анализ этих сверхновых привёл к открытию ускоренного расширения космического пространства. Тем не менее, прямые наблюдения систем-предшественников до взрыва остаются сложной задачей для астрономов.

Если некоторые из обнаруженных Chandra сверхмягких источников действительно оказываются белыми карликами, активно поглощающими вещество, то они могут представлять собой недостающую популяцию потенциальных предшественников сверхновых типа Ia. Это открывает возможность изучения таких систем на предвзрывной стадии и более глубокого понимания физических процессов, приводящих к термоядерному взрыву белого карлика.

Другая проблема связана с ионизацией межзвёздного газа в ряде галактик. Для отрыва электронов от атомов требуется энергичное излучение, которое частично обеспечивается горячими массивными звёздами посредством ультрафиолетового потока. Однако наблюдаемая степень ионизации не всегда может быть полностью объяснена только этим излучением.

Использование рентгеновских источников с пониженной жесткостью может приводить к существенному увеличению потока высокоэнергетического ультрафиолетового излучения, что способствует ионизации межзвёздной среды. Этот механизм играет важную роль в развитии галактик, поскольку состояние газа оказывает влияние на условия формирования новых звёздных систем.

Ранее выявление подобных источников представляло собой сложную задачу по двум основным причинам. Запись мягкого рентгеновского излучения требует применения специализированных телескопов, а значительная часть высокоэнергетического ультрафиолета поглощается водородом и гелием, присутствующими в межзвёздной среде.

Как отметила Розанна Ди Стефано, один из соавторов исследования, представляющая Центр астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов, систематический анализ данных, хранящихся в архиве телескопа Chandra, позволил преодолеть одно из препятствий при наблюдениях и выявить объекты, которые могут принадлежать к новому классу ярких космических источников.

В дальнейшем планируется установить физическую природу обнаруженных объектов и подтвердить, являются ли они системами-предшественниками сверхновых Ia. Также ученым необходимо оценить вклад этой ранее не выявленной популяции в ионизирующее излучение галактик.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.