Астрофизики объяснили загадочное свечение диска Галактики в рентгеновских лучах

Рентгеновское излучение, распределённое вдоль галактической плоскости, называют хребтом Галактики, пишет журнал "Наука и жизнь". Его природа долгое время оставалась загадкой для астрономов всего мира. Проблема заключалась в том, что оно имеет все признаки излучения очень горячего газа температурой 10—100 млн градусов. Столь горячий газ часто находят в гигантских скоплениях галактик, чья масса в сотни и тысячи раз больше массы нашей Галактики (например, 1014—1015 масс Солнца). Это позволяет удерживать его от «разбегания». Но сохранить такой газ в диске нашей Галактики не представляется физически возможным. Если же предположить, что газ улетает из Галактики, то энергия, необходимая, чтобы восполнить постоянные потери, превышает все известные нам резервуары энергии в Галактике.
Таким образом, обнаруженное 25 лет назад галактическое рентгеновское «свечение» требовало либо пересмотра нашего понимания энергетики Галактики, либо альтернативного объяснения его возникновения.
Одна из возможных гипотез формирования рентгеновского хребта Галактики — сложение большого количества слабых, неразличимых для предыдущих орбитальных обсерваторий источников, подобно тому, как видимое глазу излучение Млечного Пути складывается из света многих далёких звёзд. Однако такая гипотеза, впервые высказанная более 20 лет назад, долгое время считалась нереальной.
Крутой поворот произошёл благодаря циклу работ Михаила Ревнивцева и его коллег. Гипотеза впервые была косвенно подтверждена благодаря комплексным исследованиям, проведённым на орбитальной обсерватории RXTE (NASA), в ходе которых получена высококачественная карта хребта Галактики и показано, что распределение излучения хребта Галактики на небе очень близко повторяет распределение обычных звёзд.
Кроме того, «перепись» слабо излучающего рентгеновского населения нашей Галактики, проведённая Сергеем Сазоновым и его коллегами из ИКИ РАН, прямо указала на возможные классы источников, которые дают вклад в протяжённое свечение хребта. Ими оказались аккрецирующие белые карлики, чьё вещество практически полностью выгорело. Размеры их очень малы, а масса и плотность необычайно велики, поэтому они обладают сильным гравитационным полем. Из-за этого белый карлик, входящий в двойную звёздную систему, мало-помалу «стягивает» вещество со второй звезды (процесс падения вещества и называется аккрецией), которое разогревается до высоких температур и рождает рентгеновское излучение. Второй класс источников — звёзды с активными коронами, в тысячи раз активнее нашего Солнца.
Следующей ступенью в разрешении загадки формирования галактического хребта должно было стать прямое разделение рентгеновского излучения на отдельные источники. С этой целью в 2008 году проведено сверхглубокое наблюдение области галактической плоскости с помощью орбитальной обсерватории «Chandra» (NASA), имеющей лучшее в мире угловое разрешение в рентгеновских лучах. Для наблюдений специально выбрали область галактической плоскости как можно более близкую к центру Галактики, чтобы сигнал от загадочного галактического «свечения» был максимален, а межзвёздное поглощение — минимально (иными словами, из этой области рентгеновские лучи идут к наблюдателю практически беспрепятственно).
Результаты наблюдений показали, что рентгеновское излучение действительно имеет составную природу. В частности, на энергиях более 5—7 кэВ обнаруженные точечные источники позволяют объяснить 88±12% всего галактического свечения в исследованном направлении. Из оставшейся неразрешённой доли свечения значительный вклад в него могут вносить источники ещё более слабые, чем те, которые были обнаружены в проведённых наблюдениях. Кроме того, малая часть может принадлежать горячей разреженной межзвёздной среде, разогретой взрывами сверхновых.