Астрономи вперше виміряли швидкість високошвидкісних струменів у космосі, які відіграють ключову роль у формуванні зірок і розподілі життєво важливих елементів. Струмені матерії, викинуті зірками, які вважаються «космічними канібалами», були виміряні, рухаються зі швидкістю понад одну третину швидкості світла – завдяки новаторському експерименту, опублікованому в Nature.
Дослідження проливає нове світло на ці бурхливі процеси, вдало використовуючи ядерні вибухи на поверхні зірок. Співавтор Якоб ван ден Ейнден, співробітник Уорвікської премії на кафедрі фізики Університету Уоріка, сказав: «Вибухи сталися на нейтронних зірках, які є неймовірно щільними та відомими своїм величезним гравітаційним тяжінням, яке змушує їх ковтати газ із навколишнього середовища. – гравітаційне тяжіння, яке перевершують лише чорні діри.
Детальний механізм утворення струменя
«Матеріал, переважно водень із сусідньої зірки, яка обертається навколо, обертається до зруйнованої зірки, падає на її поверхню, як сніг. Оскільки все більше і більше матеріалу випадає дощем, гравітаційне поле стискає його, поки не почнеться ядерний вибух. Цей вибух впливає на струмені, які також вилітають з падаючого матеріалу та викидають частинки в космос на дуже високій швидкості».
Команда винайшла спосіб вимірювання швидкості та властивостей струменів, порівнюючи рентгенівські та радіосигнали, отримані телескопом Australia Telescope Compact Array (належить і управляється CSIRO, національним науковим агентством Австралії) та Європейським космічним агентством (ESA) Інтегральний супутник.
Співавтор Томас Рассел, Національний інститут астрофізики INAF, Палермо, Італія, сказав: «Це дало нам ідеальний експеримент. У нас був дуже короткий короткочасний імпульс додаткового матеріалу, який потрапляє в струмінь і який ми можемо відстежувати, коли він рухається вниз по струменю, щоб дізнатися про його швидкість».
Проблеми та результати спостереження
Якоб ван ден Ейнден додав: «Ці вибухи відбуваються кожні пару годин, але ви не можете точно передбачити, коли вони відбудуться. Тож вам доведеться довго дивитися на спостереження телескопа та сподіватися, що ви спіймаєте пару сплесків. За три дні спостережень ми побачили 10 вибухів і загоряння струменів».
Реактивні літаки рухалися зі швидкістю близько 114 000 кілометрів на секунду, що становить неймовірні 35-40% швидкості світла. Це був перший випадок, коли астрономи змогли передбачити та безпосередньо спостерігати, як певна кількість газу направляється в струмінь і прискорюється в космос.
Співавтор Наталі Дегенаар з Амстердамського університету, Нідерланди, продовжила: «На підставі попередніх даних ми думали, що вибух знищить місце, звідки запускали реактивний літак. Але ми побачили якраз протилежне: сильний вхід у струмінь, а не зрив».
Дослідники вважають, що маса й обертання нейтронних зірок і чорних дір також впливають на струмені. Показавши, що це дослідження можливе, це дослідження стане основою для майбутніх експериментів з нейтронними зірками та їхніми струменями. Струмені також можуть виникати внаслідок катаклізмів, таких як вибухи наднових і гамма-спалахи. Нові результати матимуть широке застосування в багатьох дослідженнях космосу.