תמונת רדיו של הסילון המקדים בצורת S ששוגר על ידי כוכב הנייטרונים בסירקינוס X-1. גם Cir X-1 עצמו (מרכז התמונה) וגם מקור רקע הופחתו מהתמונה כדי להפוך את צורת S ברורה יותר. הסילונים הם זרימות מהירות וצרות של חומר החוצה מ-Cir X-1. גודלם של הסילונים על רקע השמים זהה לגודל הנראה כמו פרוטה במבט ממרחק של 100 מטרים, אך גודלם האמיתי גדול מחמש שנות אור. קרדיט: פרייזר קאווי
בפעם הראשונה, אסטרונומים תפסו תמונה של א כוכב ניטרונים פולט סילון בצורת 'ממטרות גן' במערכת הבינארית Circinus X-1, הממוקם במרחק של למעלה מ-30,000 שנות אור.
תופעה זו, בדומה לקדנציה הנצפית בחורים שחורים, ממחישה את שינוי הכיוון של הסילון עקב משיכה הכבידה מדיסק של גז חם. התגלית נעשתה באמצעות טלסקופ הרדיו MeerKAT, והממצאים מספקים תובנות לגבי הדינמיקה של כוכבי נויטרונים והמכניקה של שיגור סילון.
סילון מוזר 'דמוי ממטרה' המגיע מכוכב נויטרונים צולם לראשונה.
המבנה בצורת S נוצר כאשר הסילון משנה כיוון עקב נדנוד של דיסקית הגז החם סביב הכוכב – תהליך הנקרא פרצסיה, שנצפה עם חורים שחורים, אך, עד כה, מעולם לא עם כוכבי נויטרונים.
אנימציה של זעזועים סיום נעים מ-Circinus-1. אלו הם אזורים שבהם הסילון חודר באלימות לתוך החומר שמסביב וגורם לגל הלם הנעים בשבריר משמעותי ממהירות האור. קרדיט: פרייזר קאווי
תופעות קוסמיות בסירקינוס X-1
העצם המסוים הזה יושב במערכת הבינארית Circinus X-1 במרחק של יותר מ-30,000 שנות אור מכדור הארץ ונוצר מליבת כוכב ענק ענק שקרס בערך באותו זמן שבו נבנתה סטונהנג'.
הוא כה צפוף עד שכפית מהחומר שלו שוקלת כמו הר האוורסט.
למערכות בינאריות יש שני כוכבים הקשורים זה לזה על ידי כוח הכבידה. במקרה של Circinus X-1, אחד מהם הוא כוכב נויטרונים.
גם כוכבי נויטרונים וגם חורים שחורים הם מפלצות קוסמולוגיות שנוצרות כאשר הכוכבים הגדולים ביותר ביקום מתים וקורסים תחת כוח המשיכה שלהם.
עם זאת, האחרונים הם מסיביים במידה ניכרת וניתן לזהותם רק באמצעות השפעות הכבידה שלהם, בעוד שראשונים ניתנים לצפייה ישירה למרות הצפיפות שלהם.
הם חלק מהעצמים הקיצוניים ביותר ביקום וחלקם הפנימי עשוי כמעט כולו מניוטרונים.
תמונת רדיו מטלסקופ MeerKAT המראה את Circinus X-1 במרכז, בתוך השריד הכדורי של הסופרנובה שבה היא נולדה. גלי ההלם שנגרמו על ידי הסילונים נראים מעל ומתחת Cir X-1, ואת המבנה בצורת S ב הסילונים מוסתרים במקצת על ידי מקור בהיר ברקע. קרדיט: פרייזר קאווי
תצפיות עם MeerKAT
הסילון שנבע מכוכב הנייטרונים זוהה על ידי צוות של אסטרונומים ב- אוניברסיטת אוקספורדשהשתמש ב-MeerKAT – טלסקופ רדיו בדרום אפריקה – כדי ליצור את התמונות המפורטות ביותר ברזולוציה גבוהה של Circinus X-1.
התמונות, שהוצגו במפגש השבוע לאסטרונומיה הלאומית באוניברסיטת האל, כוללות את התמונה הראשונה אי פעם של סילון בצורת S המגיע מכוכב נויטרונים מאושר – פריצת דרך שיכולה לעזור לפענח את הפיזיקה הקיצונית מאחורי התופעה האסטרונומית .
החוקר הראשי פרייזר קאווי אמר שקיימת מערכת אחרת הידועה במטוסי ה-S שלה, הנקראת SS433, אך תוצאות אחרונות מצביעות על כך שאובייקט הוא כנראה חור שחור.
"התמונה הזו היא הפעם הראשונה שראינו ראיות חזקות לסילון שקדם מכוכב נויטרונים מאושר", אמר.
"הראיה הזו מגיעה הן מצורת ה-S הסימטרית של פולט הרדיו פְּלַסמָה בסילונים ומגל ההלם המהיר והרחב, שניתן להפיק רק על ידי שינוי כיוון של סילון.
"זה ייתן מידע רב ערך על הפיזיקה הקיצונית מאחורי שיגור הסילון, תופעה שעדיין לא מובנת היטב".
Accretion and Jet Dynamics
הצפיפות העצומה של כוכב הנייטרונים יוצרת כוח כבידה חזק שמסיר גז מהכוכב הנלווה, ויוצר סביבו דיסק של גז חם המתגלגל מטה לעבר פניו.
תהליך זה, הנקרא צבירה, משחרר כמויות עצומות של אנרגיה בשנייה עם יותר כוח ממיליון שמשות. חלק מהאנרגיה הזו מפעילה סילונים – אלומות צרות של חומר יוצא מהמערכת הבינארית הנוסעים קרוב למהירות האור.
שדרוגים אחרונים לטלסקופ MeerKAT הביאו לרגישות מעולה ולתמונות ברזולוציה גבוהה יותר. בעזרת אלה, הצוות ראה עדויות ברורות למבנה בצורת S, הדומה בצורתו להתזת מים מממטרה לגינה, בסילון של Circinus X-1.
לא רק זה, אלא שהחוקרים גילו גם זעזועים של סיום נעים – הראשון שתועד ממכשיר בינארי של קרני רנטגן. אלה הם אזורים שבהם הסילון חודר באלימות לתוך החומר שמסביב, וגורם לגל הלם.
הצוות של קאווי מדד את הגלים הנעים בערך ב-10% ממהירות האור, ואישר שהם נגרמו מהסילון הנע במהירות ולא משהו איטי יותר כמו רוח חומר מהכוכבים.
"העובדה שגלי ההלם הללו משתרעים על זווית רחבה תואמת את המודל שלנו", אמר קאווי. "אז יש לנו שתי עדויות חזקות שאומרות לנו שסילון כוכבי הנייטרונים מקדים."
מדידת מהירות גלי ההלם תסייע גם לאסטרונומים להבין ממה מורכב הסילון הגורם להם.
גלי ההלם פועלים למעשה כמאיצי חלקיקים בחלל – מייצרים קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה – והאנרגיה המקסימלית של חלקיקים שניתן להאיץ תלויה במהירות שלהם.
כיווני מחקר עתידיים
"Circinus X-1 הוא אחד האובייקטים הבהירים ביותר בשמי הרנטגן והוא נחקר במשך יותר מחצי מאה," אמר קאווי. "אבל למרות זאת, היא נותרה אחת המערכות האניגמטיות ביותר שאנו מכירים.
"כמה היבטים של התנהגותו אינם מוסברים היטב, ולכן זה מאוד מתגמל לעזור לשפוך אור חדש על המערכת הזו, תוך התבססות על 50 שנות עבודה של אחרים."
הוא הוסיף: "הצעדים הבאים יהיו להמשיך ולנטר את המטוסים ולראות אם הם משתנים עם הזמן בצורה שאנו מצפים.
"זה יאפשר לנו למדוד בצורה מדויקת יותר את המאפיינים שלהם ולהמשיך ללמוד יותר על האובייקט התמוה הזה."
המחקר בוצע כחלק מפרויקטי X-KAT ו-ThunderKAT בטלסקופ MeerKAT המופעל על ידי מצפה הכוכבים של דרום אפריקה לאסטרונומיה של הרדיו (SARAO). התצפיות בוצעו באמצעות מקלטי S-band שהותקנו לאחרונה על ידי מכון מקס-פלנק (MPG).
