Astronomi su prvi put zabilježili neobičan mlaz nalik vrtnom prskalici iz neutronske zvijezde.

S-oblikovana struktura mlaza nastaje zbog mijenjanja smjera mlaza uslijed njihanja diska vrućeg plina oko zvijezde – proces poznat kao precesija, koji je do sada bio opažen kod crnih rupa, ali nikada kod neutronskih zvijezda.

Ovaj objekt nalazi se u binarnom sustavu Circinus X-1, više od 30.000 svjetlosnih godina od Zemlje, a nastao je iz jezgre masivne superdivovske zvijezde koja se urušila otprilike u vrijeme izgradnje Stonehengea.

Ovaj objekt je toliko gust da jedna žličica njegovog materijala teži koliko i Mount Everest.

Binarni sustavi sastoje se od dvije zvijezde koje su gravitacijski povezane. U slučaju Circinus X-1, jedna od tih zvijezda je neutronska zvijezda.

Neutronske zvijezde i crne rupe su kozmička čudovišta koja nastaju kada najveće zvijezde u svemiru umru i uruše se pod vlastitom gravitacijom. Crne rupe su znatno masivnije i mogu se otkriti samo kroz njihove gravitacijske učinke, dok se neutronske zvijezde mogu izravno promatrati unatoč njihovoj gustoći.

One su neki od najekstremnijih objekata u svemiru s unutrašnjošću gotovo u potpunosti sačinjenom od neutrona.

Mlaz koji izlazi iz neutronske zvijezde uočio je tim astronoma s Univerziteta u Oxfordu, koristeći MeerKAT – radio teleskop u Južnoj Africi – kako bi stvorili najdetaljnije slike Circinus X-1 do sada.

Prvo opažanje mlaza u obliku slova S
Ove slike, predstavljene na Nacionalnom astronomskom sastanku na Univerzitetu Hull, uključuju prvu sliku mlaza u obliku slova S koja dolazi iz potvrđene neutronske zvijezde. Ovo je proboj koji bi mogao pomoći u razumijevanju ekstremne fizike iza ovog astronomskog fenomena.

Voditelj istraživanja Fraser Cowie izjavio je da postoji još jedan sustav poznat po mlazovima u obliku slova S, nazvan SS433, ali nedavni rezultati sugeriraju da je taj objekt vjerojatno crna rupa.

"Ova slika prvi put pokazuje snažne dokaze za precesirajući mlaz iz potvrđene neutronske zvijezde", rekao je Cowie.

"Ovi dokazi dolaze iz simetričnog S oblika radioemitirajuće plazme u mlazovima i iz brze, široke udarne valove, koja se može stvoriti samo mlazom koji mijenja smjer."

"Ovo će pružiti vrijedne informacije o ekstremnoj fizici iza lansiranja mlaza, fenomenu koji još uvijek nije dobro shvaćen."

Ogromna gustoća neutronske zvijezde stvara snažnu gravitacijsku silu koja stripa plin s pratiteljske zvijezde, stvarajući disk vrućeg plina oko nje koji se spiralno spušta prema njezinoj površini.

Ovaj proces, nazvan akrecija, oslobađa ogromne količine energije po sekundi s više snage od milijun Sunca. Dio te energije pokreće mlazove – uske zrake materijala koji izlaze iz binarnog sustava brzinama bliskim brzini svjetlosti.

Rezultati istraživanja i daljnji koraci
Nedavne nadogradnje MeerKAT teleskopa rezultirale su izvrsnom osjetljivošću i slikama visoke rezolucije. Zahvaljujući ovim poboljšanjima, tim je uočio jasne dokaze S-oblikovane strukture, slične vodi koja prska iz vrtnog prskalica, u mlazu Circinus X-1.

Osim toga, istraživači su otkrili pokretne udarne valove – prvi put zabilježene iz X-ray binarnog sustava. To su područja gdje mlaz nasilno udara u okolni materijal, uzrokujući udarni val.

Tim je izmjerio valove koji se kreću brzinom od oko 10 posto brzine svjetlosti, potvrđujući da su uzrokovani brzim mlazom, a ne nečim sporijim poput vjetra materijala iz zvijezda.

"Činjenica da ovi udarni valovi pokrivaju široki kut slaže se s našim modelom," rekao je Cowie. "Tako imamo dva snažna dokaza koja nam govore da mlaz neutronske zvijezde precesira."

Mjerenje brzine udarnih valova također će pomoći astronomima da razumiju od čega je mlaz koji ih uzrokuje sačinjen. Udarni valovi djeluju kao čestice akceleratori u svemiru - proizvodeći visokoeenergetske kozmičke zrake - a maksimalna energija čestica koje se mogu ubrzati ovisi o njihovoj brzini.

"Circinus X-1 je jedan od najsvjetlijih objekata na X-ray nebu i proučavan je više od pola stoljeća," rekao je Cowie. "Unatoč tome, ostaje jedan od najenigmatčnijih sustava koje poznajemo."

"Sljedeći koraci bit će nastaviti praćenje mlazova i vidjeti mijenjaju li se tijekom vremena na način na koji očekujemo. To će nam omogućiti preciznije mjerenje njihovih svojstava i daljnje učenje o ovom zagonetnom objektu."

Istraživanje je provedeno u sklopu projekata X-KAT i ThunderKAT na MeerKAT teleskopu kojim upravlja Južnoafrička opservatorija za radio astronomiju (SARAO). Promatranja su provedena pomoću nedavno instaliranih S-band prijemnika koje je osigurao Max-Planck institut (MPG).

Izvor: Royal Astronomical Society