لماذا يكون الجسم الغامض Cygnus X-3 ساطعًا جدًا؟ قد يكون لدى علماء الفلك الآن الجواب
تبين أن النظام الثنائي الذي يحتوي على نجم ضخم وما قد يكون ثقبًا أسود، واللذان يشكلان معًا مصدرًا للأشعة السينية المكثفة، هو مثال أصغر حجمًا لبعض أكثر النجوم الزائفة سطوعًا في الكون.
تصف النتائج الجديدة، التي توصل إليها فريق دولي استخدم مركبة الفضاء مستكشف قياس استقطاب الأشعة السينية التابعة لناسا (IXPE)، كيف يعمل نظام ثنائي للأشعة السينية يقع على بعد حوالي 24000 سنة ضوئية في مجرتنا درب التبانة على تضخيم انبعاث الأشعة السينية في تجويف على شكل قمع يحيط بالثقب الأسود المحتمل.
سرعة الضوء. ويستمر البث الراديوي الصادر عن هذه الطائرات لبضعة أيام، قبل أن ينطفئ، ثم يعود للعمل مرة أخرى لاحقًا.
وكان أصل الطائرات في ذلك الوقت غامضا. تم وصف النظام بأنه "لغز فلكي"، ولا تساعده حقيقة أننا لا نستطيع حتى رؤية Cygnus X-3 في الضوء المرئي؛ إنه محجوب بالغبار الكثيف في مستوى مجرتنا. خلال السبعينيات، قام علماء الفلك الراديوي في المراصد في جميع أنحاء العالم بالتنسيق عبر الهاتف لمحاولة التقاط Cygnus X-3 أثناء تشغيله أو إيقافه.
ذات صلة: خريطة جديدة للكون تكشف عن منظر مذهل للأشعة السينية للكون
على مر السنين، سمحت عمليات الرصد الإضافية في موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية لعلماء الفلك بمعرفة أن Cygnus X-3 عبارة عن نظام ثنائي للأشعة السينية يتضمن نقل المادة بين نجم ضخم وجسم مضغوط يدور حول مركز مشترك. من الجاذبية. والجسم المضغوط هو إما نجم نيوتروني، أو على الأرجح ثقب أسود كتلته حوالي خمسة أضعاف كتلة شمسنا. النجم الضخم هو نجم Wolf-Rayet، وهي مرحلة نادرة تمر بها النجوم العملاقة، حيث تشع رياحًا نجمية قوية تبدأ في رفع قطع كبيرة من غلافها الخارجي إلى الفضاء. إنها المادة التي تنفخها الريح من نجم Wolf-Rayet الذي يغذي قرصًا متراكمًا يدور حول الجسم المضغوط.
ومع ذلك، فإن لمعان Cygnus X-3 لا يمكن تصديقه. يتم التحكم في تدفق المادة إلى جسم مضغوط مثل الثقب الأسود من خلال خاصية تعرف باسم حد إدنجتون. إذا كان معدل التراكم مرتفعًا بدرجة كافية، يصبح قرص التراكم مأزقًا، حيث تنتهي المادة بالنسخ الاحتياطي، ويصبح القرص كثيفًا وساخنًا جدًا لدرجة أن كمية الإشعاع المتدفقة يمكن أن توقف تدفق المواد الجديدة. بهذه الطريقة، يمكن للثقوب السوداء تنظيم نموها، ويتم قذف بعض المواد مرة أخرى في النفاثات الباعثة للراديو.
ومع ذلك، يبدو أن بعض النجوم الزائفة الأكثر سطوعًا – المجرات التي تحتوي على ثقوب سوداء فائقة الكتلة نشطة للغاية في قلوبها – قد تجاوزت حد إدينغتون، حيث أن لمعانها مرتفع للغاية ومع ذلك يبدو أنها تتراكم المادة. ويبدو أن Cygnus X-3 يقع ضمن هذه الفئة، وإن كان على نطاق أصغر.
الآن، استخدم فريق بقيادة ألكسندرا فيليدينا من جامعة توركو في فنلندا IXPE لقياس درجة الاستقطاب في ضوء الأشعة السينية القادمة من Cygnus X-3. ووجدوا أن كمية الاستقطاب عالية بما يكفي بحيث لا يمكن تفسيرها إلا من خلال تشتت الأشعة السينية من داخل تجويف على شكل قمع في قلب القرص التراكمي.
وقال فيليدينا في بيان: "لقد اكتشفنا أن الجسم المضغوط محاط بغلاف من مادة كثيفة غير شفافة". "الضوء الذي نلاحظه هو انعكاس على جدران القمع الداخلية التي شكلها الغاز المحيط، ويشبه كوبًا به مرآة داخلية."
يعد الغلاف المعتم، الذي يرتفع عن طريق تجويف على شكل قمع، نموذجيًا للكوازارات الموصوفة باسم "ULXs"، وهي مصادر للأشعة السينية فائقة الإضاءة. إن حجم التضخيم نتيجة لتشتت الأشعة السينية من الجزء الداخلي لتجويف القمع مماثل أيضًا لـ ULXs.
وقال عضو فريق الدراسة يوري بوتانين من جامعة توركو: "عادةً ما تُلاحظ ULXs كبقع مضيئة في صور المجرات البعيدة، مع تضخيم انبعاثاتها من خلال تأثيرات التركيز للقمع المحيط بالجسم المضغوط، والتي تعمل بشكل يشبه مكبر الصوت". "ومع ذلك، ونظرًا للمسافات الشاسعة لهذه المصادر، فإنها تبدو باهتة نسبيًا بالنسبة لتلسكوبات الأشعة السينية."
لذلك ثبت أن التعرف على ULXs في الكوازارات أمر صعب، ولكن يمكن لعلماء الفلك الآن استخدام Cygnus X-3 الأقرب بكثير كنموذج لفهم تلك ULXs البعيدة بشكل أفضل.
وقال بوتانين: "لقد كشف اكتشافنا الآن عن نظير مشرق لهذه الأجسام البعيدة ULX الموجودة داخل مجرتنا".
قصص ذات الصلة:
إن انفجارات Cygnus X-3 متقطعة بفضل المدار الإهليلجي لنجم Wolf-Rayet حول الجسم المضغوط، مما يعني أنه في بعض الأحيان يكون أقرب وتساقط المزيد من المواد في الريح على الثقب الأسود المحتمل. تمكنت IXPE من رؤية أنه عندما يكون Cygnus X-3 في مرحلته ULX – عندما تكون كمية المواد الساقطة في ذروتها – تصل درجة الاستقطاب إلى 24.9%، ولكن عندما يكون النظام أقل نشاطًا، ينخفض الاستقطاب إلى 10.4%. . يشير هذا إلى أن بنية القمع تتغير استجابةً لكميات التراكم الأكبر أو الأقل. إذا انخفض معدل التراكم إلى مستوى منخفض جدًا، فمن الممكن أن ينهار القمع تمامًا، فقط لإعادة بناء نفسه عندما ينتعش التراكم مرة أخرى، كما يتوقع فريق فيليدينا.
ويخطط الفريق الآن لمزيد من الملاحظات لمحاولة رصد حدوث هذا الانهيار، والذي سيتم الإشارة إليه من خلال انخفاض الاستقطاب إلى الصفر تقريبًا، مما يشير إلى أن انبعاث الأشعة السينية يأتي مباشرة من الغاز الساخن الموجود على سطح قرص التراكم وليس بشكل غير مباشر. عن طريق التشتت داخل القمع.
نُشرت النتائج في 21 يونيو في مجلة Nature Astronomy.