Астрономи вперше знайшли кандидата в магнітари у подвійній системі
Астрономи відкрили першого кандидата в магнітари, що входить в гамма-подвійну систему - це компактний об'єкт у складі LS 5039. Це дозволяє пояснити ефективний механізм прискорення частинок у системі, який є результатом взаємодії зіркових вітрів масивної зірки і магнітосфери нейтронної зірки. Стаття опублікована в журналі.
Гамма-подвійні системи (gamma-ray binaries) - рідкісний клас астрономічних об'єктів, відкритих всього 16 років тому, після появи нових інструментів спостереження за небом. Вони складаються з масивної зірки і компактного об'єкта, і при спостереженнях в оптичному діапазоні мало чим відрізняються від інших подвійних систем, що містять масивні зірки. Однак якщо спостереження проводяться в рентгенівському або гамма-діапазонах, то такі системи виявляються яскравими джерелами періодичного випромінювання з енергіями квантів від декількох мегаелектронвольт до тераелектронвольт. На сьогоднішній день відомо всього близько десяти гамма-подвійних систем, передбачається, що в Чумацькому Шляху їх може бути кілька сотень штук. Механізми прискорення частинок у подібних об'єктах вважаються одними з найефективніших у Всесвіті, проте вкрай погано вивчені.
LS 5039, що знаходиться в сузір'ї Щита на відстані 8,2 тисяч світлових років від Сонця, вважається найяскравішою з відомих гамма-подвійних систем в Чумацькому Шляху і складається з зірки спектрального класу O, з масою 23 маси Сонця, і компактного об'єкта, природа якого досі неясна. Спостереження за цією системою показали, що частинки в ній прискорюються до десятків тераелектронвольт за кілька секунд, при цьому отримані дані погано підходять під сценарій акреції речовини зірки на нейтронну зірку. Існує гіпотеза про те, що прискорення частинок відбувається в ударних хвилях, що виникають при зіткненні потоків частинок від пульсара із зоряними вітрами блакитного гіганта, однак і вона не може описати всі особливості спектру випромінювання системи.
Група астрономів на чолі з Хірокі Йонедою (Hiroki Yoneda) з Токійського університету вирішила з'ясувати, який саме компактний об'єкт входить в LS 5039. Для цієї мети вони проаналізували дані спостережень за системою, проведені в 2007 і 2016 роках у жорсткому рентгенівському діапазоні (енергія квантів від 10 до 30 кілоелектронвольт) за допомогою космічних телескопів Suzaku і NuSTAR.
Виявилося, що потік жорсткого рентгенівського випромінювання від системи змінюється з періодом 9 секунд, який збільшується на 0,0001 секунди щороку. Це означає, що маса компактного об'єкта в LS 5039 обмежена діапазоном 1,23-2,35 мас Сонця і він являє собою нейтронну зірку, що обертається, а не чорну діру. Проведені за даними спостережень розрахунки показали, що нейтронна зірка повинна володіти потужним магнітним полем з напруженістю 1010 тесла, що відносить її до категорії магнітарів. Таким чином, LS 5039 стала першою подвійною системою, що містить кандидата в магнітари, а прискорення частинок в ній, як вважають вчені, відбувається в результаті взаємодії між щільними зірковими вітрами від масивної зірки і надсильними магнітними полями нейтронної зірки. Подальші спостереження повинні допомогти більш точно визначити масу нейтронної зірки в системі.
Раніше ми розповідали про те, як астрономи з'ясували, що перший відомий швидкий радіовсплеск у Чумацькому Шляху міг виникнути всередині магнітосфери магнітара.