NASA wprowadza NICER do śledzenia gruzu kosmicznego po kolizjach ciał niebieskich
Lee esta nota de prensa en espa?ol aquí.
Po raz pierwszy astronomowie zbadali fizyczne środowisko powtarzających się wybuchów promieniowania X w pobliżu monstrualnych czarnych dziur dzięki danym z misji NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) NASA i innych misji.
Naukowcy dopiero niedawno natrafili na tę klasę wybuchów X, zwanych QPE, czyli quasi-okresowymi erupcjami. System, który astronomowie nazwali Ansky, jest ósmym odkrytym źródłem QPE i produkuje najbardziej energetyczne wybuchy, jakie do tej pory zaobserwowano. Ansky również ustanawia rekordy pod względem czasu i trwania, z erupcjami co 4,5 dnia lub około tego, które trwają około 1,5 dnia.
"Te QPE to tajemnicze i intensywnie interesujące zjawiska," powiedział Joheen Chakraborty, doktorant z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge. "Jednym z najbardziej intrygujących aspektów jest ich quasi-okresowy charakter. Wciąż opracowujemy metodologie i ramy, które pozwolą nam zrozumieć, co powoduje QPE, a niezwykłe właściwości Ansky pomagają nam doskonalić te narzędzia."
Nazwa Ansky pochodzi od ZTF19acnskyy, nazwy widocznego wybuchu światła, który zaobserwowano w 2019 roku. Znajdował się w galaktyce oddalonej o około 300 milionów lat świetlnych w konstelacji Panny. To zdarzenie było pierwszą wskazówką, że może dziać się coś niezwykłego.
Dokument dotyczący Ansky, kierowany przez Chakraborty'ego, został opublikowany we wtorek w czasopiśmie The Astrophysical Journal.
Wiodąca teoria sugeruje, że QPE występują w systemach, gdzie relatywnie nisko-masa obiekt przechodzi przez dysk gazu otaczający supermasywną czarną dziurę, która ma setki tysięcy do miliardów razy masę Słońca.
Kiedy obiekt o niższej masie przebija się przez dysk, jego przejście wypycha rosnące chmury gorącego gazu, które obserwujemy jako QPE w promieniowaniu X.
Naukowcy myślą, że quasi-okresowość erupcji występuje, ponieważ orbita mniejszego obiektu nie jest idealnie okrągła i z czasem spiraluje w kierunku czarnej dziury. Ponadto ekstremalne grawitacja blisko czarnej dziury zakrzywia strukturę czasoprzestrzeni, zmieniając orbity obiektu, tak że nie zamykają się one na sobie z każdym cyklem. Obecne zrozumienie naukowców sugeruje, że erupcje powtarzają się, aż dysk zniknie lub orbita obiektu rozpadnie się, co może zająć do kilku lat.
"Ekstremalne właściwości Ansky mogą wynikać z natury dysku wokół jego supermasywnej czarnej dziury," powiedziała Lorena Hernández-García, astrofizyk z Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes, Millennium Institute of Astrophysics i Uniwersytetu Valparaíso w Chile. "W większości systemów QPE supermasywna czarna dziura prawdopodobnie rozrywa przechodzącą gwiazdę, tworząc mały dysk bardzo blisko siebie. W przypadku Ansky sądzimy, że dysk jest znacznie większy i może obejmować obiekty znajdujące się dalej, co tworzy dłuższe czasy, które obserwujemy."
Hernández-García, będąc także współautorką artykułu Chakraborty'ego, kierowała badaniem, które odkryło QPE Ansky, które zostało opublikowane w kwietniu w czasopiśmie Nature Astronomy i wykorzystało dane z NICER, obserwatorium NASA Neil Gehrels Swift oraz Chandra X-ray Observatory, a także teleskopu kosmicznego XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).
Położenie NICER na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pozwoliło mu obserwować Ansky około 16 razy dziennie od maja do lipca 2024 roku. Częstotliwość obserwacji była kluczowa w wykrywaniu zmian promieniowania X, które ujawniły, że Ansky produkuje QPE.
Zespół Chakraborty'ego wykorzystał dane z NICER i XMM-Newton do mapowania szybkiej ewolucji wyrzuconego materiału, który napędzał obserwowane QPE w bezprecedensowych szczegółach badając zmiany w intensywności promieniowania X podczas wzrostu i opadania każdej erupcji.
Naukowcy ustalili, że każdy wpływ skutkował masą równą masie Jowisza, osiągając prędkości ekspansji w okolicach 15% prędkości światła.
Możliwość NICER do częstego obserwowania Ansky z stacji kosmicznej oraz jego unikalne zdolności pomiarowe umożliwiły zespołowi również pomiar rozmiaru i temperatury mniej więcej kulistej bańki debrisu, gdy się rozszerzała.
"Wszystkie obserwacje Ansky NICER wykorzystane w tych artykułach zostały zebrane po tym, jak instrument doświadczył 'wycieku światła' w maju 2023 roku," powiedział Zaven Arzoumanian, kierownik naukowy misji w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w Maryland. "Mimo że wyciek - który został naprawiony w styczniu - wpłynął na strategię obserwacyjną teleskopu, NICER wciąż był w stanie wnieść kluczowy wkład w astronomię czasową, czyli badanie zmian w kosmosie w skalach czasowych, które możemy zobaczyć."
Po naprawie NICER kontynuował obserwowanie Ansky, aby zbadać, jak erupcje ewoluowały w czasie. Artykuł dotyczący tych wyników, kierowany przez Hernández-García i współautorem Chakraborty'ego, jest w trakcie przeglądu.
Badania obserwacyjne QPE, takie jak prace Chakraborty'ego, odegrają również kluczową rolę w przygotowaniu społeczności naukowej do nowej ery astronomii wielokrotnych messengerów, która łączy pomiary wykorzystujące światło, cząstki elementarne i fale czasoprzestrzenne zwane falami grawitacyjnymi, aby lepiej zrozumieć obiekty i wydarzenia we wszechświecie.
Jednym z celów przyszłej misji LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ESA, w której NASA jest partnerem, jest badanie spiral o ekstremalnym stosunku masy - lub systemów, w których obiekt o małej masie krąży wokół znacznie masywniejszego, jak Ansky. Te systemy powinny emitować fale grawitacyjne, które nie są obserwowalne z wykorzystaniem obecnych obiektów. Elektromagnetyczne badania QPE pomogą poprawić modele tych systemów przed planowanym startem LISA w połowie lat 30. XXI wieku.
"Będziemy kontynuować obserwacje Ansky tak długo, jak to możliwe," powiedział Chakraborty. "Wciąż jesteśmy w początkowej fazie zrozumienia QPE. To bardzo ekscytujący czas, ponieważ jest tyle do nauczenia się."
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
