Silny dżet "niewłaściwej" gwiazdy

Astronomowie wykorzystujący radioteleskopy sieci VLA odkryli szybko poruszający się strumień materiału wyrzucanego na zewnątrz gwiazdy neutronowej. To samo w sobie nic nadzwyczajnego, jednak naukowcy sądzili wcześniej, że gwiazda tego konkretnego typu nie powinna być w stanie wyprodukować takiego dżetu. Odkrycie to wskazuje na potrzebę ponownego przeanalizowania fizyki opisującej zjawisko dżetów gwiazdowych.

Gwiazdy neutronowe są pozostałościami masywnych gwiazd, które eksplodowały jako supernowe. Jeśli gwiazda taka jest dodatkowo częścią układu podwójnego, jej silna grawitacja może ściągać materiał z powierzchni swego zwyczajnego, gwiazdowego towarzysza. Materiał ten tworzy obracający się wokół gwiazdy neutronowej dysk zwany dyskiem akrecyjnym. Dżety gwiazdowe składają sie wówczas z tej ściąganej materii, przyśpieszanej w polu magnetycznym i poruszającej się niemal z prędkością światła prostopadle do dysku.

Dżety obserwuje się u niemal wszystkich gwiazd neutronowych - z pewnym wyjątkiem. Nigdy wcześniej nie widziano ich w przypadku gwiazdy neutronowej o bardzo silnym polu magnetycznym. To doprowadziło do wysunięcia hipotezy, zgodnie z którą silne pola magnetyczne zapobiegają tworzeniu się dżetów gwiazdowych. Jednak nowe odkrycie zdaje się przeczyć tej teorii.

Naukowcy dokładnie zbadali gwiazdę Swift J0243.6+6124. To wolno wirująca gwiazda neutronowa pobierająca materiał z gwiazdy-towarzysza w układzie podwójnym. Prawdopodobnie jest znacznie masywniejsza niż Słońce. Obserwacje VLA rozpoczęły się zaledwie w tydzień po jej odkryciu i trwały do stycznia 2018 roku.

Dwa czynniki sprawiły, że astronomowie są przekonani o wykryciu i w jej przypadku dżetu z szybko poruszającym się materiałem. To osłabienie emisji obiektu na falach rentgenowskich i radiowych, a także sama charakterystyka emisji radiowej, wskazująca jednoznacznie na fale radiowe wytwarzane przez dżet.

Znane teorie dotyczące powstawania dżetów w układach takich jak Swift J0243.6+6124 głoszą, że dżety te są kierowane na zewnątrz przez linie pola magnetycznego zakotwiczone w wewnętrznych częściach dysku akrecyjnego. W tym scenariuszu bardzo silne pole magnetyczne gwiazdy może też jednak stłumić dżet i w efekcie zapobiegać jego propagacji.

Co jednak ze Swift J0243.6+6124? Naukowcy sugerują, że w tym konkretnym przypadku obszar produkcji dżetu w dysku akrecyjnym może być położony znacznie bardziej na zewnątrz w porównaniu z innymi podobnymi systemami. A tam pole magnetyczne dysku może być już nieco słabsze, więc dżet powstaje. Jest i inna możliwość: dżety powstają dzięki szybkiej rotacji gwiazdy neutronowej, a nie tylko na skutek obecności pól magnetycznych. To z kolei mogłoby jednocześnie powodować, że powstający w ten alternatywny sposób dżet jest słabszy. A to właśnie zaobserwowano dla omawianej gwiazdy.

Nowe odkrycie oznacza również, że Swift J0243.6+6124 może reprezentować dużą grupę obiektów, których emisja radiowa jest słaba - za słaba, aby można je było wykryć współczesnymi metodami obserwacji. Jeśli jednak z czasem odkryjemy więcej takich gwiazd, pomoże to zapewne zweryfikować hipotezę o wytwarzaniu dżetów na skutek rotacji.

 

Czytaj więcej:

 

Ilustracja: ICRAR/Universiteit van Amsterdam