Obiektami, które zdają się nie słuchać praw fizyki są – jak sama nazwa wskazuje – ultrajasne źródła rentgenowskie (ULX, ang. ultraluminous X-ray sources. Są to obiekty, które są w stanie emitować nawet dziesięć milionów razy więcej energii niż nasza gwiazda dzienna. Problem w tym, że taka wartość oznacza przekroczenie ograniczenia Eddingtona o 100-500 razy. Jak dotąd wyjaśnienie jasności tych tajemniczych obiektów wymykało się naukowcom, którzy próbowali je uzyskać.
Jak świecą ULX?
Ilość promieniowania emitowanego przez ULX teoretycznie jest na tyle duża, że ciśnienie fotonów chcących się z niego wyrwać powinno przezwyciężyć przyciąganie grawitacyjne tworzącej go masy. Efekt byłby taki, że po przekroczeniu ograniczenia Eddingtona ciśnienie emitowane przez ten obiekt byłoby w stanie odepchnąć opadającą na niego pod wpływem jego własnej grawitacji materię. To z kolei oznacza, że obiekt taki pozbawiony opadającej na niego materii, która stanowi źródło jego jasności, przestałby świecić.
Warto tutaj wspomnieć, że początkowo naukowcy byli przekonani, że w centrum każdego ULXa znajduje się czarna dziura, której grawitacja przyciąga materię z otoczenia i rozgrzewa ją do wysokich temperatur w dysku akrecyjnym, zanim jeszcze wpadnie ona za horyzont zdarzeń i zniknie dla obserwatora znajdującego się na zewnątrz czarnej dziury. Problem jednak w tym, że badania przeprowadzone niemal dekadę temu za pomocą satelity NuSTAR wykazały jasno, że ULX o numerze katalogowym X-2 znajdujący się w galaktyce M82 nie jest czarną dziurą, a gwiazdą neutronową.
Czytaj także: Coś w Drodze Mlecznej emituje promieniowanie rentgenowskie. Naukowcy próbują znaleźć jego źródło
Gwiazda neutronowa jako wyjątkowo kompaktowa i gęsta pozostałość po eksplozji supernowej pod koniec życia masywnej gwiazdy to obiekt o średnicy zaledwie kilkunastu kilometrów, którego masa porównywalna jest z masą Słońca. Siłą rzeczy obiekt taki charakteryzuje się przyciąganiem grawitacyjnym nawet 100 bilionów razy silniejszym niż na Ziemi. Nic zatem dziwnego, że każda materia opadająca na powierzchnię takiej gwiazdy neutronowej wyzwala ogromną ilość energii.
Pole magnetyczne gwiazdy neutronowej zniekształca atomy
Obserwacje przeprowadzone za pomocą teleskopu NuSTAR wskazują, że M82 X-2 stopniowo odziera swojego gwiezdnego towarzysza (z którym stanowi układ podwójny) z nadmiaru materii. W efekcie każdego roku na powierzchnię gwiazdy neutronowej opada materia o masie 1,5 masy Ziemi. To właśnie ta materia uderzająca w powierzchnię gwiazdy odpowiada za jej jasność.
Ilość promieniowania emitowanego przez X-2 powinna zgodnie z ograniczeniem Eddingtona powstrzymać opadanie materii z drugiej gwiazdy na gwiazdę neutronową. Tak się jednak nie dzieje. W swojej najnowszej pracy naukowcy postulują, że to intensywne pole magnetyczne gwiazdy neutronowej miliardy razy silniejsze od najsilniejszych magnesów kiedykolwiek stworzonych na Ziemi zmienia kształt opadających na nią atomów na tyle, że pozwala im opadać na gwiazdę nawet po przekroczeniu ograniczenia Eddingtona. Wcześniej sferyczne atomy przyjmują kształt wydłużony, przez co promieniowanie nie może równie efektywnie ich odpychać. Czy tak jednak jest? Tego niestety nie da się ustalić w żadnym laboratorium na powierzchni Ziemi, bowiem nie da się odtworzyć tak silnego pola magnetycznego. W efekcie trzeba po prostu poczekać, aż wszechświat da nam jednoznaczną odpowiedź. Taki już urok badań astronomicznych.