מבט לעבר החור השחור בצילום בינארי של קרני רנטגן וקרני הרנטגן שאנו רואים המשתקפות מהמשטח הפנימי של הזרימה העוצמתית המקיפה את החור. קרדיט: אלכסנדר מושטוקוב
אסטרונומים גילו כי בינארי רנטגן ידוע, שטבעו המדויק היה בגדר תעלומה למדענים עד כה, הוא למעשה מקור נסתר של קרני רנטגן אולטרה-זוהר.
מערכות בינאריות של קרני רנטגן, הכוללות כוכב רגיל ואובייקט קומפקטי כמו א חור שחוריעילים מאוד בשחרור אנרגיית כבידה. Cygnus X-3, שהתגלה בתחילת שנות ה-70, ידוע בפליטות הרדיו האינטנסיביות אך הקצרות שלו, מה שהופך אותו ל"פאזל אסטרונומי". מחקרים אחרונים באמצעות נאס"אלוויין ה-IXPE של החברה חשף כי Cygnus X-3 מוקף במעטפת צפופה של חומר, מחזיר אור מהקירות הפנימיים שלו, ומזוהה כמקור קרני רנטגן אולטרה זוהר (ULX) בתוך הגלקסיה שלנו.
הבנת מערכות בינאריות של רנטגן
מערכות בינאריות של קרני רנטגן הן מערכות מסקרנות המורכבות משני גרמי שמיים: כוכב רגיל וחפץ מת קומפקטי כמו חור שחור או כוכב נויטרונים היונק חומר מחברתו הכוכבית. כמה מאות מקורות כאלה זוהו עד כה בגלקסיה שלנו. כשמדובר בתופעות החזקות ביותר ביקום, שחרור אנרגיית כבידה במערכות בינאריות של קרני רנטגן בולט כתהליך יעיל ביותר.
גילוי ומסתורין של Cygnus X-3
בין המערכות הבינאריות הראשונות של קרני רנטגן שהתגלו בקוסמוס היא מערכת Cygnus X-3. מאז תחילת שנות ה-70, מערכת בינארית זו נודעה ביכולתה להופיע לזמן קצר כאחד ממקורות הרדיו האינטנסיביים ביותר, אך תוך מספר ימים היא מתעמעמת או נעלמת כליל. מאפיין מוזר זה עורר מאמצים מוקדמים, שתואמו באמצעות שיחות טלפון, לאחד תצפיות אסטרונומיות על פני הגלובוס. ההתנהגות הייחודית של המערכת במהלך אירועים קצרי מועד ואנרגטיים אלה, בניגוד לטבעה ה"נורמלי" אחרת, הובילה לכך שהיא זכתה לכינוי "הפאזל האסטרונומי Cygnus X-3" על ידי RM Hjellming בשנת 1973. מאמצים רבים נועדו להבין את טבעו מאז.
פריצות דרך בפולרימטריית רנטגן
פריצת הדרך בפענוח החידה הזו הושגה הודות למחקר של מערכת זו עם הלוויין Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) ששוגר על ידי נאס"א בדצמבר 2021. לדברי אלכסנדרה ולדינה, עמיתת מחקר באקדמיה באוניברסיטת Turku בפינלנד והמחבר הראשי של המחקר, השימוש בראייה מקוטבת בקרני רנטגן סיפק תובנות לגבי תצורת החומר המקיף את האובייקט הקומפקטי בסמוך לחור השחור.
"גילינו שהאובייקט הקומפקטי מוקף במעטפת של חומר צפוף ואטום. האור שאנו רואים הוא השתקפות מקירות המשפך הפנימיים שנוצרו על ידי הגז שמסביב, הדומה לספל עם פנים מראה", מסביר ולדינה.
תובנות לגבי מקורות קרני רנטגן אולטרה-זוהרים
גילוי זה הוביל לזיהויו של Cygnus X-3 כחבר במעמד של מקורות קרני רנטגן אולטרה-זוהרים (ULXs), אשר צורכים חומר בקצב כה ענק עד שחלק ניכר מהחומר הנופל אינו נכנס פנימה. אופק האירועים, אלא יורקים מהמערכת.
"ULXs נצפים בדרך כלל ככתמים זוהרים בתמונות של גלקסיות רחוקות, כשהפליטות שלהם מוגברות על ידי השפעות המיקוד של המשפך הסובב של האובייקט הקומפקטי, הפועלים בדומה למגפון", מפרט ג'ורי פוטנן, פרופסור במחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת טורקו ומחבר שותף במחקר.
"עם זאת, בשל המרחקים העצומים למקורות אלה, אלפי פעמים מעבר לטווח של ה שְׁבִיל הַחָלָבהם נראים חלשים יחסית לטלסקופי רנטגן. התגלית שלנו חשפה כעת מקבילה מבריקה של ה-ULXs הרחוקים הללו השוכנים בתוך הגלקסיה שלנו."
ממצא משמעותי זה מסמן פרק חדש בחקירת המקור הקוסמי יוצא הדופן הזה, המציע הזדמנות לחקירה מעמיקה של צריכת חומר קיצונית.
