Новости

Jul 01, 2023

NuSTAR НАСА делает просветляющие открытия с помощью «неприятного» света

На этой иллюстрации показан рентгеновский телескоп НАСА NuSTAR в космосе. Два громоздких

На этой иллюстрации показан рентгеновский телескоп НАСА NuSTAR в космосе. Два громоздких компонента разделены 33-футовой (10-метровой) конструкцией, называемой раздвижной мачтой или стрелой. Свет собирается на одном конце штанги и фокусируется по ее длине, прежде чем попасть на детекторы на другом конце.

Особенность конструкции рентгеновской обсерватории позволила астрономам использовать ранее нежелательный свет для изучения еще большего количества космических объектов, чем раньше.

В течение почти 10 лет рентгеновская космическая обсерватория НАСА NuSTAR (Nuclear Spectroscope Telescope Array) изучала некоторые из объектов с самой высокой энергией во Вселенной, таких как сталкивающиеся мертвые звезды и огромные черные дыры, питающиеся горячим газом. За это время ученым пришлось столкнуться с рассеянным светом, просачивающимся через стены обсерватории, который может мешать наблюдениям так же, как внешний шум может заглушить телефонный звонок.

Но теперь члены команды придумали, как использовать этот рассеянный рентгеновский свет, чтобы узнавать об объектах в периферийном зрении NuSTAR, одновременно выполняя обычные прицельные наблюдения. Эта разработка потенциально может умножить знания, которые предоставляет NuSTAR. Новая научная статья в Astrophysical Journal описывает первое использование наблюдений рассеянного света NuSTAR для изучения космического объекта – в данном случае, нейтронной звезды.

Нейтронные звезды, частицы материала, оставшиеся после коллапса звезды, являются одними из самых плотных объектов во Вселенной, уступая только черным дырам. Их мощные магнитные поля улавливают частицы газа и направляют их к поверхности нейтронной звезды. Когда частицы ускоряются и получают энергию, они испускают высокоэнергетические рентгеновские лучи, которые может обнаружить NuSTAR.

Новое исследование описывает систему под названием SMC X-1, которая состоит из нейтронной звезды, вращающейся вокруг живой звезды в одной из двух небольших галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути (родной галактики Земли). Яркость рентгеновского излучения SMC X-1, по-видимому, сильно различается при наблюдении в телескопы, но десятилетия прямых наблюдений с помощью NuSTAR и других телескопов выявили закономерность колебаний. Ученые определили несколько причин, по которым SMC X-1 меняет яркость при изучении рентгеновскими телескопами. Например, яркость рентгеновских лучей тускнеет, когда нейтронная звезда на каждом витке падает позади живой звезды. Согласно документу, данные о рассеянном свете были достаточно чувствительными, чтобы уловить некоторые из этих хорошо задокументированных изменений.

«Я думаю, что эта статья показывает, что этот подход к рассеянному свету надежен, потому что мы наблюдали колебания яркости нейтронной звезды в SMC X-1, которые мы уже подтвердили посредством прямых наблюдений», — сказал МакКинли Брамбек, астрофизик из Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния. и ведущий автор нового исследования. «В будущем было бы здорово, если бы мы могли использовать данные рассеянного света для наблюдения за объектами, когда мы еще не знаем, регулярно ли они меняют яркость, и потенциально использовать этот подход для обнаружения изменений».

Форма и функция

Новый подход возможен благодаря форме NuSTAR, которая похожа на гантель или собачью кость: он состоит из двух громоздких компонентов на обоих концах узкой конструкции длиной 33 фута (10 метров), называемой раздвижной мачтой или бум. Обычно исследователи направляют один из громоздких концов, на котором находится оптика или оборудование, собирающее рентгеновские лучи, на объект, который они хотят изучить. Свет проходит по стреле к детекторам, расположенным на другом конце космического корабля. Расстояние между ними необходимо для фокусировки света.

Но рассеянный свет также достигает детекторов, проходя через боковые стороны штанги, минуя оптику. Он появляется в поле зрения NuSTAR вместе со светом от любого объекта, который непосредственно наблюдает телескоп, и его часто довольно легко идентифицировать на глаз: он образует круг слабого света, исходящий по бокам изображения. (Неудивительно, что рассеянный свет является проблемой для многих других космических и наземных телескопов.)

Группа членов команды NuSTAR провела последние несколько лет, отделяя рассеянный свет от различных наблюдений NuSTAR. После идентификации ярких известных источников рентгеновского излучения на периферии каждого наблюдения они использовали компьютерные модели, чтобы предсказать, сколько рассеянного света должно появиться в зависимости от того, какой яркий объект находился поблизости. Они также изучили почти все наблюдения NuSTAR, чтобы подтвердить явные признаки рассеянного света. Команда создала каталог из около 80 объектов, для которых NuSTAR собрала данные наблюдений за рассеянным светом, назвав коллекцию «StrayCats».