Wielu badaczy uważało, że ULXy tylko pozornie przekraczają limit Eddingtona, za sprawą optycznej iluzji. Teraz, z pomocą satelity NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) astronomowie przyjrzeli się jednak ultraintensywnemu źródłu rentgenowskiemu znanemu jako M82 X-2 i potwierdzili, że to faktycznie przekracza on limit Eddingtona. To, że świeci ono 10 milionów razy jaśniej niż Słońce, najprawdopodobniej nie jest wynikiem żadnych sztuczek.
Rozwiązanie zagadki
Co ciekawe, autorzy nowej pracy opublikowanej w czasopiśmie The Astrophysical Journal wierzą nawet, że udało im się odkryć mechanizm stojący za niewyobrażalną jasnością ULXów. Związany jest on z obecnością niesamowicie silnych pól magnetycznych – takich, których nie da się zasymulować w laboratorium.
„Te obserwacje pozwalają nam zobaczyć wpływ tych niewiarygodnie silnych pól magnetycznych, których nigdy nie moglibyśmy odtworzyć na Ziemi przy użyciu dostępnej dziś technologii.”, powiedział Matteo Bacheti, astrofizyk z Obserwatorium Astronomicznego Cagliari we Włoszech.
Na czym tak dokładnie polega limit Eddingtona? W skrócie opisuje on delikatną równowagę między ciśnieniem promieniowania emitowanego przez obiekt a przyciąganiem grawitacyjnym tego obiektu. Jeżeli obiekt jest bardzo jasny, ciśnienie promieniowania może przeważać nad przyciąganiem grawitacyjnym, powodując intensywny wypływ materii w postaci wiatru gwiazdowego.
W związku z powyższym astronomowie początkowo myśleli, że ULXy to po prostu czarne dziury otoczone bardzo dużymi ilościami rozgrzanego gazu i pyłu, emitującego ogromne ilości promieniowania. To wyjaśniałoby przekroczenie limitu Eddingtona. W 2014 roku odkryto jednak wspomniany ULX znany jako M82 X-2, który okazał się być gwiazdą neutronową. Dla przypomnienia, gwiazdy neutronowe to niezwykle gęste pozostałości jąder gwiazd, które zapadły się, gdy wyczerpały swoje paliwo. Gwiazdy neutronowe należą do najgęstszych obiektów we Wszechświecie.
Po odkryciu M82 X-2 astronomowie zaczęli podejrzewać, że niezwykle jasne promieniowanie, którego to ciało jest źródłem, może być wytwarzane prze gaz i pył rozbijany o powierzchnię gwiazdy neutronowej z prędkością milionów kilometrów na godzinę. Pytanie brzmi rzecz jasna, jak prawdziwość takiej teorii udowodnić.
Wynik sprytnych obliczeń
Na potrzeby swoich najnowszych badań naukowcy ustalili, że M82 X-2 rocznie przyciąga do siebie materię o łącznej masie wynoszącej 1,5 masy Ziemi. Źródłem tej materii jest sąsiednia gwiazda. Dzięki sprytnym obliczeniom oszacowano, że masa ta, bombardująca powierzchnię gwiazdy neutronowej, emitowałaby promieniowanie wystarczająco jasne, by dorównać jasnością rzeczywistym obserwacjom ULX. Udowadnia to, że M82 X-2 faktycznie przekracza limit Eddingtona.
Poprzednie hipotezy sugerowały, że ULX tylko wydawały się wyjątkowo jasne z powodu nagromadzonego gazu i pyłu, które tworzyły stożki wzmacniające leżące u ich podstaw źródło światła. Teraz naukowcy zdecydowanie mocniej skłaniają się jednak temu, że przynajmniej M82 X-2 nie płata nam figli.
Oczywiście, w przyszłości astronomowie zamierzają sprawdzić, czy i inne ULXy faktycznie przekraczają limit Eddingtona, czy też nie. Kto wie, może niektóre faktycznie tylko wydają się świecić niewiarygodnie jasno.
Źródło: NASA, fot. tyt. NASA/JPL-Caltech