Cygnus X-3, binarni sustav koji emitira rendgenske zrake, sadrži masivnu zvijezdu koja prenosi materiju kompaktnom objektu, vjerojatno crnoj rupi. Ova pojava, kažu znanstvenici, mogla bi objasniti njegovu nevjerojatnu sjajnost.
Novi nalazi međunarodnog tima koji je koristio NASA-in svemirski teleskop Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) otkrivaju kako binarni sustav udaljen oko 24.000 svjetlosnih godina u našoj Mliječnoj stazi pojačava svoje rendgenske emisije u tunelu koji okružuje vjerojatnu crnu rupu.
Cygnus X-3 otkriven je ranih 1970-ih kada su radio teleskopi uočili snažne mlazove koji iz njega zrače gotovo brzinom svjetlosti. Radio emisija iz tih mlazova traje nekoliko dana, prije nego što se ugasi, samo da bi se kasnije ponovno uključila.
Misterij podrijetla mlazova
Podrijetlo mlazova dugo je vremena ostalo zagonetno. Sustav je opisan kao “astronomska zagonetka”, pogoršana činjenicom da Cygnus X-3 ne možemo vidjeti u vidljivom svjetlu; blokira ga gusta prašina u ravnini naše galaksije. Tijekom 1970-ih, radio astronomi širom svijeta koordinirali su se telefonom kako bi pokušali uhvatiti Cygnus X-3 u trenutku uključivanja ili isključivanja.
Tijekom godina, daljnja promatranja u radio, infracrvenim i rendgenskim valnim duljinama omogućila su astronomima da zaključe kako Cygnus X-3 predstavlja rendgenski binarni sustav koji uključuje prijenos materije između masivne zvijezde i kompaktnog objekta koji orbitiraju oko zajedničkog centra gravitacije.
Kompaktni objekt je ili neutronska zvijezda ili, vjerojatnije, crna rupa s masom oko pet puta većom od mase našeg Sunca. Masivna zvijezda je Wolf-Rayet zvijezda — rijetka faza koju prolaze superdivovske zvijezde, tijekom koje isijavaju snažne zvjezdane vjetrove koji počinju dizati velike dijelove njihovog vanjskog omotača u svemir. Materijal koji vjetar nosi s ove Wolf-Rayet zvijezde hrani akrecijski disk koji se spiralno kreće oko kompaktnog objekta.
Luminoznost izvan očekivanja
Sjajnost Cygnus X-3 teško je povjerovati. Protok materije prema kompaktnom objektu poput crne rupe kontrolira svojstvo poznato kao Eddingtonova granica. Ako je stopa akrecije dovoljno visoka, akrecijski disk postaje zakrčen — materija se gomila, disk postaje gust i toliko vruć da količina zračenja koja izlazi može zaustaviti priljev nove materije. Na taj način, crne rupe mogu regulirati vlastiti rast, a dio materijala se ispljune natrag u radio-emitirajućim mlazovima.
Neki od najsjajnijih kvazara — galaksije s izuzetno aktivnim supermasivnim crnim rupama u svojim srcima — čini se da krše Eddingtonovu granicu, budući da je njihova luminoznost izuzetno visoka, a ipak se čini da još uvijek akretiraju materiju. Cygnus X-3 čini se da spada u ovu kategoriju, iako u manjem opsegu.
Tim pod vodstvom Alexandre Veledine sa Sveučilišta u Turkuu u Finskoj koristio je IXPE za mjerenje stupnja polarizacije rendgenskog svjetla koje dolazi iz Cygnus X-3. Otkrili su da je količina polarizacije dovoljno visoka da se može objasniti samo raspršenjem rendgenskih zraka od unutrašnjosti tunela u srcu akrecijskog diska.
“Otkili smo da je kompaktni objekt okružen omotačem guste, neprozirne materije,” izjavila je Veledina. “Svjetlost koju promatramo je refleksija unutarnjih zidova tunela formiranih okolnim plinom, nalik na šalicu s unutrašnjošću ogledala.”
Neprozirni omotač koji je uzdignut tunelom tipičan je za kvazare koji se opisuju kao ULX — izvori ultra-jakog rendgenskog zračenja. Razmjer pojačanja kao rezultat raspršenja rendgenskih zraka od unutrašnjosti tunela također je analogan ULX-ovima
Usporedba s udaljenim ULX-ovima
“ULX-ovi se obično promatraju kao svijetle točke na slikama udaljenih galaksija, s njihovim emisijama pojačanim fokusirajućim efektima tunela oko kompaktnog objekta, djelujući poput megafona,” rekao je član tima Juri Poutanen sa Sveučilišta u Turkuu. “Međutim, zbog velikih udaljenosti do ovih izvora, oni se čine relativno slabi za rendgenske teleskope.”
Saznavanje o ULX-ovima u kvazarima stoga se pokazalo teškim, ali astronomi sada mogu koristiti mnogo bliži Cygnus X-3 kao model za bolje razumijevanje tih udaljenih ULX-ova.
“Naše otkriće sada je otkrilo sjajnog pandana tih udaljenih ULX-ova koji se nalaze unutar naše galaksije,” dodao je Poutanen.
Buduća promatranja
Izljevi Cygnus X-3 su povremeni zbog eliptične orbite Wolf-Rayet zvijezde oko kompaktnog objekta. Kada je zvijezda bliže, više materije iz njezinog vjetra pada na vjerojatnu crnu rupu. IXPE je otkrio da kada je Cygnus X-3 u svojoj ULX fazi — kada je količina upadajućeg materijala najveća — stupanj polarizacije doseže 24,9%. Kada je sustav manje aktivan, polarizacija pada na 10,4%. To sugerira da se struktura tunela mijenja ovisno o količini akrecije. Ako stopa akrecije padne prenisko, tunel se može potpuno srušiti, ali se ponovno izgradi kada akrecija ponovno poraste, predviđa tim Veledine.
Znanstvenici sada planiraju daljnja promatranja kako bi pokušali uhvatiti taj kolaps u stvaranju. To bi se moglo signalizirati padom polarizacije na gotovo nulu, što bi značilo da rendgenska emisija dolazi izravno iz vrućeg plina na površini akrecijskog diska, a ne putem raspršenja unutar tunela.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
