Ультрамощные рентгеновские источники

Что такое эддингтоновская светимость? Как образовываются черные дыры? Почему ученые не пришли к единому пониманию происхождения ультрамощных рентгеновских источников? На эти и другие вопросы ответил доктор физико-математических наук Сергей Попов.

Артур Эддингтон установил верхний предел светимости. По системе СГС светимость Солнца примерно равна 4•1033эрг/с. Бывают звезды, которые излучают в миллион раз больше света, чем Солнце, потому что есть звезды в сто раз тяжелее Солнца. Но не бывает звезд, которые светят ярче Солнца в миллиард раз, потому что нет звезд тяжелее ста масс Солнца. Если мы каким-то образом запустим термоядерные реакции в центре звезды и выделится много энергии, то внешние слои просто начнут сдуваться. Поэтому у звезд есть верхний предел светимости. Если гравитацию создает объект с массой Солнца, то предел светимости соответствует примерно 100 тысячам светимостей Солнца. Если есть звезды в сто раз тяжелее Солнца, значит, предел получается в районе 10 миллионов светимостей Солнца. Это и есть эддингтоновская светимость.

Есть три вида рентгеновских источников: белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Белые карлики образуются из относительно легких звезд. Типичная масса белого карлика — ½ или 2/3 массы Солнца. Но есть верхний предел — 1,4 массы Солнца. Это так называемый чандрасекаровский предел. Нейтронные звезды могут иметь массу от 1 до 2,5 масс. Если наш источник излучает одинаково во все стороны, то предел светимости для нейтронной звезды будет примерно 100 тысяч или сотни тысяч светимостей Солнца. Миллион — это абсолютный предел для нейтронной звезды. Для белого карлика поменьше, для черных дыр больше. Обычно черные дыры образуются из самых массивных звезд, и у них масса 5–10 масс Солнца. Но верхнего предела у них нет.

Есть три теории происхождения ультрамощных рентгеновских источников. Две из них (направленное излучение и массивные черные дыры) конкурируют друг с другом на протяжении десятилетий. Несколько лет назад Маттео Бакетти и его соавторы обнаружили строгие пульсации излучения одного из ультрамощных рентгеновских источников, и стало ясно, что это просто нейтронная звезда. Это всех взбудоражило, поскольку люди десятилетиями спорят, какие это черные дыры, а оказалось, что хотя бы один объект — это не черная дыра. Сейчас создается ощущение, что популяция ультрамощных рентгеновских источников очень разнородна. Люди детально исследуют отдельные объекты, пытаются разными способами определить массы компактных объектов. Сейчас мы знаем огромное количество ультрамощных рентгеновских источников, но сложность исследования связана с тем, что они находятся в других галактиках.