Недавнее исследование с использованием данных рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра" показало, что большинство небольших галактик, вероятно, не имеют сверхмассивных черных дыр в центрах. Это опровергает распространенное представление о том, что такие дыры присутствуют почти в каждой галактике. "Чандра" лидирует в изучении космоса благодаря своим возможностям.

Команда астрономов проанализировала данные более чем 1600 галактик, собранные за два десятилетия. Обзор включал галактики от гигантов (масса в 10 раз больше Млечного Пути) до карликовых (меньше нескольких процентов массы нашей галактики). Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal.

Выводы: только около 30% карликовых галактик содержат сверхмассивные черные дыры, в то время как более 90% крупных галактик (включая похожие на Млечный Путь) — да. Ключевой исследователь Фань Цзоу из Мичиганского университета отметил: "Это важно не только для подсчета, но и для понимания образования черных дыр и будущих обнаружений с помощью новых телескопов".

Вещество, падающее на черные дыры, излучает рентгеновские лучи. Крупные галактики часто показывают яркие источники, указывающие на присутствие дыр. Малые галактики (масса менее 3 млрд солнечных масс, как Большое Магелланово Облако) обычно таких сигналов не дают.

Ученые рассмотрели две причины отсутствия сигналов: меньшую долю дыр в малых галактиках или слабость излучения от них. Соавтор Елена Галло (тоже из Мичигана) уточнила: "В малых галактиках черных дыр меньше, чем в крупных".

Анализ выборки подтвердил, что дефицит превышает ожидания от слабости сигналов — он указывает на реальное отсутствие дыр. Дыры меньшего размера поглощают меньше газа, поэтому слабее в рентгене, но разница слишком велика.

Это влияет на теорию образования супермассивных дыр. Одна теория — прямой коллапс гигантского газового облака в дыру тысячкратной солнечной массы. Другая — рост из меньших дыр от звездных коллапсов. Соавтор Анил Сет (Университет Юты): "Большие дыры редки и возникают в самых массивных галактиках, объясняя отсутствие в малых".

Исследование подтверждает первую теорию: вторая предсказывала бы схожую долю дыр в галактиках любого размера.

Последствия: меньше слияний черных дыр от столкновений карликовых галактик, что снизит обнаружение гравитационных волн (например, с помощью LISA в будущем).

Индийские астрономы, используя космические обсерватории НАСА "Чандра" и ЕКА "XMM-Newton", провели исследование совокупности сверхмощных рентгеновских источников в галактике NGC 5813, что привело к открытию нового источника такого типа. Результаты наблюдательной кампании были опубликованы 7 августа на сервере предварительной печати arXiv.

Сверхмощные рентгеновские источники (ULXS) представляют собой внегалактические точечные источники, которые излучают рентгеновские лучи с яркостью, превышающей миллион солнечных светимостей на всех длинах волн. Хотя предполагается, что в них могут находиться нейтронные звезды или черные дыры звездной массы, их истинная природа остаётся неясной.

Галактика NGC 5813 — это гигантская эллиптическая галактика, расположенная на расстоянии около 105 миллионов световых лет. Она входит в группу галактик NGC 5846 в сверхскоплении Девы. Предыдущие наблюдения показали, что в NGC 5813 находится сверхмассивная черная дыра массой около 280 миллионов солнечных масс, а также активное галактическое ядро (AGN), известное своим радиоизлучением. Галактика имеет кинематически отличное ядро и содержит как красные, так и синие шаровые скопления.

Считается, что NGC 5813 содержит необычно большое количество ULX, и на сегодняшний день в этой галактике было обнаружено восемь таких источников. Популяция ULXS в NGC 5813 была исследована группой астрономов под руководством Т. Р. Раджалакшми из Университета Махатмы Ганди в Керале, Индия.

"Сообщалось, что NGC 5813, центральная доминирующая галактика (cD) в группе галактик NGC 5846, демонстрирует признаки возможного недавнего слияния и имеет необычно большое количество ULX. Мы провели спектральные исследования постоянных ULX в галактике, используя наблюдения Chandra и XMM-Newton", — пишут исследователи в своей статье.

Использование обсерваторий "Чандра" и "XMM-Newton" позволило команде Раджалакшми повторно идентифицировать четыре известных ULX в NGC 5813 и выяснить, что два других ранее упомянутых ULX являются затмевающими двойными звёздами и источниками на переднем плане. Важным открытием стало нахождение нового ULX, получившего обозначение CXOJ150101.11+014119.80 (S4).

Согласно результатам исследования, CXOJ150101.11+014119.80 (S4) был обнаружен примерно в 2,65 угловых минутах от центра NGC 5813. Повторно идентифицированные ULX находились на расстояниях от 0,43 до 1,97 угловых минут.

Наиболее ярким ULX из пяти исследованных стал один из ранее известных источников, обозначенный как CXOJ150116.555+014133.97 (S5), со средней светимостью 14,5 двенадцатициллионов эрг/с. Четыре других источника имеют среднюю светимость в диапазоне от 1,5 до 3,82 дуодециллиона эрг/с.

Наблюдения показали, что ни один из ULX в NGC 5813 не демонстрирует изменчивости в пределах наблюдений. Однако CXOJ150116.555+014133.97 (S5) показал частичную изменчивость между наблюдениями, составившую приблизительно 15,1%. Исследователи отметили, что нет однозначных свидетельств долгосрочной изменчивости (в течение многих лет) у исследуемых ULXS.

Кроме того, одно из исследованных ULX в NGC 5813, известное как CXOJ150104.927+014136.02 (S6), имеет средний фотонный индекс менее 1,0. Это указывает на возможность наличия нейтронной звезды, поэтому авторы статьи классифицировали этот источник как потенциального кандидата на пульсар ULX.

Международная команда астрономов провела самое детальное рентгеновское исследование сверхгиганта Wd1-9 с помощью обсерватории НАСА "Чандра". Результаты, опубликованные 23 июля на arXiv, дают новые сведения о природе этой редкой звезды класса B[e] (sgB[e]) — эволюционировавших массивных сверхгигантов с плотной запылённой околозвездной средой.

Wd1-9 находится в массивном галактическом скоплении Вестерлунд 1 на расстоянии около 13 800 световых лет и является самым ярким радиоисточником в скоплении. Ранее звезда изучалась в разных диапазонах, но её истинная природа оставалась неясной из-за пылевого кокона. Предполагалось, что Wd1-9 может быть холодным гипергигантом, голубой переменной или взаимодействующей двойной системой.

Наблюдения "Чандры" выявили значительную долговременную рентгеновскую изменчивость и впервые обнаружили 14-дневный периодический сигнал, который интерпретирован как орбитальный период системы. Рентгеновский спектр Wd1-9 оказался жёстким и содержал сильные линии излучения кремния, серы, аргона и впервые — железа с энергией 6,7 кэВ, что свидетельствует о двойственности звезды.

Спектр Wd1-9 схож с таковым у ярких двойных звёзд Вольфа-Райе в том же скоплении. Кроме того, наблюдаются изменения тепловой температуры в разные моменты времени. На основе новых данных и ранее выявленных признаков потери массы авторы заключили, что Wd1-9 представляет собой двойную систему, состоящую из звезды-донора Вольфа-Райе и слабоосвещённого компаньона класса OB.

Юный красный карлик TOI 1227 (TIC 360156606 и др.) в созвездии Муха, расположенная на расстоянии 329 тысяч световых лет от Земли, стала уникальной «лабораторией» для изучения ранних этапов формирования планет. Анализ данных рентгеновской обсерватории «Чандра» показал, что интенсивное излучение звезды буквально «выжигает» атмосферу молодой экзопланеты.

TOI 1227 b — одна из самых молодых известных планет, ей всего 9 миллионов лет. Международная команда учёных под руководством Аттилы Варга из Рочестерского технологического института наблюдала систему с помощью 2,3-метрового телескопа Австралийского национального университета в обсерватории Сайдинг-Спринг и рентгеновского телескопа «Чандра».

Исследования выявили, что TOI 1227 находится на границе двух молодых звёздных групп — Эпсилон Хамелеона и части OB-ассоциации Скорпиона-Центавра. Экзопланета TOI 1227 b вращается на расстоянии около 13 миллионов километров от звезды — в 11 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Диаметр планеты примерно втрое превышает размер Нептуна, а масса оценивается около 17 масс Земли.

Астрономы установили, что разрежённая и «вспученная» атмосфера TOI 1227 b крайне уязвима к мощному рентгеновскому излучению звезды, которое значительно превышает солнечное. Это излучение постепенно испаряет атмосферу планеты. По оценкам, за миллиард лет TOI 1227 b может потерять более 10% своей массы и существенно сократиться в размерах.

«Трудно представить, что происходит с этой планетой, — отметил Варга. — Её атмосфера не выдерживает мощного рентгеновского удара от родительской звезды».

Моделирование показало, что если масса ядра планеты составляет около пяти масс Земли, атмосфера полностью исчезнет за несколько сотен миллионов лет. Если же ядро более массивное — около 9,5 масс Земли, что вероятнее, процесс испарения будет медленнее, но всё равно приведёт к постепенному разрушению планеты.

Это исследование помогает понять, как сильное рентгеновское излучение влияет на формирование и эволюцию молодых планет, а также проливает свет на условия, необходимые для появления обитаемых миров, подобных Земле.

В системе TOI 1227 предположительно может существовать аналог Юпитера в зоне обитаемости, однако скорее всего этот сигнал — результат периодических вспышек самой звезды.

Астрономы обнаружили вероятное объяснение разрыва в гигантской космической "нити" в нашей галактике Млечный Путь, используя рентгеновскую обсерваторию NASA "Чандра" и радиотелескопы.

Эта "нить", похоже, была поражена быстро движущейся и стремительно вращающейся нейтронной звездой, или пульсаром. Нейтронные звезды — это самые плотные известные звезды, образующиеся в результате коллапса и взрыва массивных звезд. В процессе этих взрывов они часто получают мощный толчок, который отправляет их с высокой скоростью от места взрыва.

Огромные структуры, напоминающие кости или змей, находятся вблизи центра галактики. Эти удлиненные образования наблюдаются в радиоволнах и пронизаны магнитными полями, которые располагаются параллельно им. Радиоволны возникают из-за энергичных частиц, спиралевидно движущихся вдоль магнитных полей.

На новом изображении показана одна из этих космических "костей", известная как G359.13142-0.20005 (сокращенно G359.13), с рентгеновскими данными от "Чандры" (выделены синим цветом) и радиоданными от радиомассива MeerKAT в Южной Африке (выделены серым цветом). Исследователи также называют G359.13 "Змеей".

При внимательном рассмотрении этого изображения можно заметить наличие разрыва или трещины в непрерывной длине G359.13, как это видно на снимке. Сочетание рентгеновских и радиоданных дает подсказки о причине этой трещины.

Теперь астрономы обнаружили рентгеновский и радио источник в месте разрыва, используя данные от "Чандры", MeerKAT и Очень большого массива Национального научного фонда. Вероятный пульсар, ответственный за эти радиосигналы и рентгеновские излучения, был обозначен. Возможный дополнительный источник рентгеновского излучения, расположенный рядом с пульсаром, может исходить от электронов и позитронов (античастиц электронов), которые были ускорены до высоких энергий.

Исследователи предполагают, что пульсар, вероятно, вызвал разрыв, врезавшись в G359.13 со скоростью от одного до двух миллионов миль в час. Это столкновение искажало магнитное поле в "нити", что также привело к искажению радиосигнала.

С длиной около 230 световых лет, G359.13 является одной из самых длинных и ярких структур в Млечном Пути. Для сравнения, в пределах этого расстояния от Земли находится более 800 звезд. G359.13 расположена примерно в 26 000 световых лет от Земли, недалеко от центра Млечного Пути.

Публикация взята с сайта: https://academic.oup.com/mnras/article/530/1/254/7613950?log...