Astronomowie z University of Southampton dokonali odkrycia, które prawdopodobnie umożliwi wyjaśnienie zmienności podwójnych układów rentgenowskich.

Od początków astronomii rentgenowskich (lata siedemdziesiąte XX wieku) astronomów zastanawiało, dlaczego emisja w tym zakresie fal z niektórych układów podwójnych (znanych jako rentgenowskie układy podwójne, ang. X-ray binaries) jest tak bardzo zmienna. W skład tych zagadkowych obiektów wchodzi gwiadza neutronowa lub czarna dziura oraz “zwyczajna” gwiazda. Wskutek przelewania sie materii z tej ostatniej na jej zwartego towarzysza w układach tych generowane są ogromne ilości energii, głównie w zakresie rentgenowskim.

Jednakże strumień promieniowania rentgenowskiego z tych układów nie jest stały w czasie. Widocznie w nim jest tzw. migotanie, czyli drobne zmiany w bardo krótkich skalach czasowych (rzędu ułamków sekundy). Jednocześnie obserwuje się też większe zmiany w dłuższych przedziałach czasu. Jak dotąd nie istnieje spójna teoria wyjaśniająca te zmiany.

Używając danych z satelity Rossi X-ray Timing Explorer, dr Phil Uttley i prof. Ian McHardy wykazali, że amplituda zmian w krótkich skalach czasowych rośnie w momencie, kiedy całkowity strumień rentgenowski z danego układu także rośnie (ściślej mówiąc, między tymi dwiema wielkościami istnieje liniowa zależność).

Odkrycie to jest zupełnie niezgodne ze standardową hipotezą, według której migotanie spowodowane jest pojawianiem się losowych pojaśnień w regionie emitującym promieniowanie rentgenowskie. Ponieważ (według tego modelu) takie pojaśnienia pojawiają sie losowo w czasie i są niezależne od innych czynników powodujących emisję rentgenowską, amplituda zmian o małych okresach powinna być niezależna od tego, co się dzieje ze strumieniem rentgenowskim w dłuższych skalach czasowych.

Istnieje jednak alternatywna hipoteza, spójna z najnowszymi obserwacjami. Według niej, zmienność rentegenowskich układów podwójnych jest spowodowana fluktuacjami w strumieniu materii przepływającej z jednej gwiazdy na drugą. W modelu tym zmiany w dłuższych skalach czasowych powstają w dużych odleglościach od zwartego składnika (czarnej dziury lub gwiazdy rentgenowskiej). W momencie kiedy materia, poruszając się po spirali, przesuwa się w jej pobliże, zmiany te przechodzą w zmienność krótkookresową, która ma tym większą amplitudę, im większy jest całkowity strumień materii, czyli i całkowita emisja rentgenowska pochodząca z układu.

Dr Uttley powiedział: Naszym odkryciem zadaliśmy śmiertelny cios najpopularniejszej terii tłumaczącej zmienność rentgenowskich układów podwójnych. Jesteśmy bliscy odkrycia prawdziwej odpowiedzi i rozwiązania tajemnicy, która intrygowała radioastronomów od 30 lat.

Autor

Kacper Kornet