Obserwatorium XRISM uchwyciło najbardziej szczegółowy jak dotąd portret gazów przepływających wewnątrz Cygnus X-3.
Źródło: NASA’s Goddard Space Flight Center
Cygnus X-3 to rentgenowski układ podwójny, który łączy rzadki typ gwiazdy o dużej masie ze zwartym towarzyszem – prawdopodobnie czarną dziurą.
Natura masywnej gwiazdy jest jednym z czynników, które sprawiają, że Cygnus X-3 jest tak intrygujący – powiedział Ralf Ballhausen, pracownik naukowy Uniwersytetu Maryland w College Park i Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddard w Greenbelt w Maryland. Jest to gwiazda typu Wolfa-Rayeta, która wyewoluowała do punktu, w którym silne wypływy zwane wiatrami gwiazdowymi usuwają gaz z powierzchni gwiazdy i wypychają go na zewnątrz. Zwarty obiekt omiata i podgrzewa część tego gazu, powodując emisję promieniowania rentgenowskiego.
Dla XRISM, Cygnus X-3 ma jasność „w sam raz” w zakresie energii, w którym XRISM jest szczególnie czuły – powiedział współautor artykułu Timothy Kallman, astrofizyka NASA Goddard. To niezwykłe źródło zostało zbadane przez każdego satelitę rentgenowskiego, jakiego kiedykolwiek wystrzelono, więc jego natura jest swego rodzaju rytuałem przejścia dla nowych misji rentgenowskich.
Obserwując Cygnus X-3 przez 18 godzin pod koniec marca 2024 roku spektrometr Resolve uzyskał widmo o wysokiej rozdzielczości, które pozwala astronomom lepiej zrozumieć złożoną dynamikę gazu działającego w tym obszarze. Obejmują one wypływający gaz wytwarzany przez gorącą, masywną gwiazdę, jej interakcję ze zwartym towarzyszem oraz turbulentny obszar, który może reprezentować ślad wytwarzany przez towarzysza podczas jego orbitowania przez wypływający gaz.
W przypadku Cygnus X-3 gwiazda i zwarty obiekt znajdują się tak blisko siebie, że pokonują orbitę w zaledwie 4,8 godziny. Uważa się, że układ podwójny znajduje się w odległości około 32 000 lat świetlnych w kierunku konstelacji Łabędzia.
Podczas gdy gęste obłoki pyłu w płaszczyźnie centralnej naszej Galaktyki przesłaniają wszelkie widzialne światło z Cygnus X-3, układ podwójny badano w promieniowaniu radiowym, podczerwonym, gamma i rentgenowskim.
Układ jest zanurzony w strumieniu gazu gwiazdy, który jest oświetlany i jonizowany przez promieniowanie rentgenowskie pochodzące od zwartego towarzysza. Gaz ten zarówno emituje, jak i pochłania promieniowanie X, a wiele znaczących szczytów i dolin widma obejmuje oba te aspekty. Jednak prosta próba zrozumienia widma kończy się niepowodzeniem, ponieważ niektóre cechy wydają się znajdować w niewłaściwym miejscu.
Dzieje się tak, ponieważ szybki ruch gazu powoduje przesunięcie tych cech z ich normalnych energii laboratoryjnych ze względu na efekt Dopplera. Doliny absorpcji zazwyczaj przesuwają się w górę do wyższych energii, wskazując na gaz poruszający się w naszym kierunku z prędkością do 1,5 miliona km/h. Szczyty emisji przesuwają się w dół do niższych energii, wskazując na gaz oddalający się od nas z mniejszą prędkością.
Niektóre cechy widmowe wykazywały znacznie silniejsze doliny absorpcji niż szczyty emisji. Zespół doszedł do wniosku, że powodem tej nierównowagi jest to, że dynamika wiatru gwiazdowego pozwala poruszającemu się gazowi absorbować szerszy zakres energii promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez towarzysza. Szczegółowość widma XRISM, szczególnie przy wyższych energiach bogatych w cechy wytwarzane przez zjonizowane atomy żelaza, pozwoliła naukowcom rozdzielić te efekty.
Kluczem do uzyskania tych szczegółów była zdolność XRISM do monitorowania układu przez kilka orbit – powiedział Brian Williams, naukowiec NASA ds. projektu misji w Goddard. W tym spektrum jest znacznie więcej do zbadania i ostatecznie mamy nadzieję, że pomoże nam to ustalić, czy zwarty obiekt Cygnus X-3 jest rzeczywiście czarną dziurą.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
NASA
