Столкновение галактик образовало космическое кольцо

Новые данные «Чандры» обнаружили кольцо ярких источников рентгеновского излучения в галактике в 300 миллионах световых лет от Земли. Астрономы считают, что это либо черные дыры, либо нейтронные звезды. 

На новом композитном снимке галактики AM 0644-741 (AM 0644), совмещающем рентгеновский спектр с телескопа «Чандра» и видимый спектр с «Хаббла», отчетливо видны яркие источники рентгеновского излучения. Ученые предполагают, что это двойные системы c черными дырами звездной массы или нейтронными звездами. Результаты исследования описаны в докладе, опубликованном в The Astrophysical Journal.

Астрономы считают, что кольцо из черных дыр или нейтронных звезд образовалось, когда одна галактика столкнулась с другой. Одна из них спровоцировала рябь в другой — AM 0644, — расположенной в нижней правой части снимка. Затем эта рябь произвела расширяющееся кольцо газа во второй галактике, которое повлекло рождение новых звезд. Первая галактика, вероятнее всего, расположена в нижней левой части снимка.

Наиболее массивные из этих сформировавшихся звезд проживут недолго — в космических масштабах: всего миллионы лет. После этого их ядерное топливо иссякнет, звезды взорвутся сверхновыми, оставляя после себя либо черные дыры с массами от пяти до двадцати солнечных, либо нейтронные звезды с массами близкими к нашему Солнцу.
 

 
У некоторых из этих объектов есть близкие звезды-компаньоны, из которых они вытягивают газ. Этот газ падает на них, формируя вращающийся диск и нагреваясь трением. Он, нагретый до невероятных температур, производит большие объемы рентгеновского излучения, которое может зарегистрировать «Чандра».

Несмотря на то что кольцо из черных дыр или нейтронных звезд интересно само по себе, история AM 0644 на этом не заканчивается. Все зарегистрированные источники рентгеновского излучения в этом космическом кольце достаточно яркие, чтобы их можно было классифицировать как ультраяркие рентгеновские источники (ULXs). Это класс объектов, производящих в сотни и тысячи раз больше рентгеновского излучения, чем «обычные» двойные системы, в которых звезда-компаньон обращается вокруг нейтронной звезды или черной дыры. До недавнего времени большинство астрономов считали, что ULXs в целом содержат черные дыры звездной массы и, вероятно, в некоторых случаях черные дыры промежуточной массы (от 100 масс Солнца и более). Однако это изменилось, когда в нескольких ультраярких рентгеновских источниках, включая M82 и M51, обнаружились нейтронные звезды.
 

 
Точное описание отдельных ULXs в AM 0644 пока не известно. Это может быть комбинация черных дыр и нейтронных звезд, не исключено, что все они — только черные дыры либо нейтронные звезды.

Не все рентгеновские источники на снимке находятся в кольце AM 0644. Один из них — быстрорастущая черная дыра, находящаяся далеко за галактикой, в 9,1 миллиарда лет от Земли. Другой примечательный источник, зарегистрированный телескопом «Чандра», — растущая сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре галактики. В новом исследовании ученые также использовали наблюдения рентгеновского телескопа для изучения шести других кольцевых галактик вдобавок к AM 0644. Всего в семи галактиках обнаружили 63 источника, 50 из которых оказались ULXs. В таких кольцевых галактиках авторы наблюдают большее среднее количество ультраярких рентгеновских источников, чем в обычных. Кольцевые галактики интересуют астрономов, так как это идеальные полигоны для изучения моделей формирования двойных звезд и понимания происхождения ULXs.