Рентгеновские двойные — это захватывающие системы, в которых обычная звезда соседствует с компактным "мертвым" объектом, вроде черной дыры или нейтронной звезды, которая «подтягивает» материал от своего звёздного компаньона. В нашей Галактике известно уже несколько сотен таких систем. В плане мощных процессов во Вселенной, высвобождение гравитационной энергии в рентгеновских двойных — один из самых эффективных.
Одна из первых обнаруженных таких систем — Cygnus X-3. С 1970-х годов она удивляет астрономов своими вспышками, когда на короткое время становится одним из ярчайших радиоисточников, а потом снова затухает или исчезает. Эта странность заставила ученых всего мира координировать свои наблюдения, тогда ещё через телефонные звонки. Поведение Cygnus X-3, резко отличающееся от её обычного состояния, привело к тому, что в 1973 году Р. М. Хьельминг назвал её "астрономической головоломкой". С тех пор астрономы пытались раскрыть её секреты.
Перелом в этом деле произошёл благодаря спутнику Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), запущенному NASA в декабре 2021 года. Александра Веледина, научный сотрудник из Университета Турку в Финляндии и ведущий автор исследования, отметила, что использование рентгеновского поляризованного зрения позволило взглянуть на материю, окружающую компактный объект вблизи черной дыры.
Мы обнаружили, что этот объект окутан плотной, непрозрачной оболочкой. Cвет, который мы видим, отражается от внутренних стенок воронки, сформированной окружающим газом, словно от зеркала внутри чаши.
Это открытие показало, что Cygnus X-3 относится к классу сверхъярких рентгеновских источников (ULX), которые поглощают материю с такой скоростью, что часть этого материала не попадает в чёрную дыру, а выбрасывается наружу.
Юри Поутанен, профессор физики и астрономии Университета Турку и соавтор исследования, добавляет:
ULX обычно видны как яркие пятна на изображениях далеких галактик. Их свет усиливается благодаря воронке, окружающей компактный объект, словно мегафон усиливает звук.
Однако, из-за огромного расстояния до этих источников, они кажутся слабыми для рентгеновских телескопов. Теперь же учёные нашли яркий аналог далёких ULX прямо в нашей Галактике. Это открытие открывает новые возможности для изучения процессов поглощения материи и может пролить свет на такие же явления в других частях Вселенной.