Марсоход НАСА NuSTAR делает открытия, освещенные «тревожным» светом

В течение почти 10 лет рентгеновская обсерватория НАСА NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) изучает некоторые высокоэнергетические объекты во Вселенной, такие как столкновения мертвых звезд и сверхмассивных черных дыр с горячим газом. За это время ученым пришлось бороться с рассеянным светом, просачивающимся через стены обсерватории, который может мешать наблюдениям так же, как внешний шум может заглушить телефонный звонок.

Но члены команды теперь обнаружили, как использовать рассеянный рентгеновский свет для идентификации объектов в периферийном зрении Neustar, а также для наблюдения за обычными целями. Эта разработка может преумножить знания, предоставляемые NuSTAR. Новая научная статья в Астрофизический журнал Описывает первое использование Neustar рассеянный свет Примечания для идентификации космического объекта — в данном случае нейтронной звезды.

кусочки материала, оставшиеся после коллапса звезды, нейтронные звезды Они являются одними из самых плотных объектов во Вселенной, уступая только черным дырам. Их сильные магнитные поля захватывают молекулы газа и направляют их к поверхности нейтронной звезды. Когда частицы ускоряются и активируются, они испускают высокоэнергетическое рентгеновское излучение, которое NuSTAR может обнаружить.

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 NuSTAR и других телескопов выявили закономерность колебаний. Ученые определили несколько причин изменения яркости SMC X-1 при изучении с помощью рентгеновских телескопов. Например, яркость рентгеновского излучения уменьшается по мере того, как нейтронная звезда опускается позади живой звезды с каждым оборотом. Согласно статье, данные рассеянного света были достаточно чувствительными, чтобы зафиксировать некоторые из этих хорошо задокументированных изменений.

«Я думаю, что эта статья показывает, что этот подход рассеянного света надежен, потому что мы наблюдали флуктуации яркости нейтронной звезды в SMC X-1, что мы уже подтвердили прямыми наблюдениями», — сказал МакКинли Брумбах, астрофизик. Калифорнийский технологический институт в Пасадене, Калифорния. и ведущий автор нового исследования. «Отныне было бы здорово, если бы мы могли использовать данные рассеянного света, чтобы смотреть на вещи, когда мы еще не знаем, регулярно ли они меняют яркость, и потенциально использовать этот подход для обнаружения изменений».

форма и функция

Новый подход возможен из-за формы Neustar, которая напоминает гантель или собачью кость: он состоит из двух массивных компонентов на обоих концах узкой 33-футовой (10-метровой) конструкции, называемой развертываемой мачтой или пузырем. Как правило, исследователи наводят одну из массивных конечностей, которая содержит оптику или устройства, собирающие рентгеновские лучи, на объект, который они хотят изучить. Свет передается вдоль стрелы к детекторам на другом конце космического корабля. Расстояние между ними необходимо для фокусировки света.

Но рассеянный свет также достигает детекторов, проникая через стороны штанги, минуя оптику. Он появляется в поле зрения NuSTAR вместе со светом от любого объекта, непосредственно наблюдаемого в телескоп, и часто легко распознается глазом: он образует круг слабого света, исходящего 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 известных ярких источников рентгеновского излучения вблизи 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 каждую банкноту Neustar, чтобы подтвердить очевидный признак рассеянного света. Команда создала каталог из примерно 80 объектов, для которых Neustar собирала наблюдения рассеянного света, и назвала группу «Бродячие кошки».

«Представьте, что вы сидите в тихом кинотеатре, смотрите драму и слышите взрывы в боевике, который идет по соседству», — сказал Брайан Гриффинстат, старший научный сотрудник Калифорнийского технологического института и член команды Neustar, возглавляющей работу StrayCats. . «Раньше именно так выглядел рассеянный свет — он отвлекал от того, на чем мы пытались сосредоточиться. Теперь у нас есть инструменты, чтобы превратить этот лишний шум в полезные данные, и открыть совершенно новый способ использования NuSTAR для изучения Вселенная.»

Конечно, данные рассеянного света не могут заменить прямые наблюдения NuSTAR. Помимо отсутствия фокусировки рассеянного света, многие вещи, которые Neustar может видеть напрямую, слишком тусклые, чтобы их можно было включить в каталог рассеянного света. Но Грефенштетт сказал, что несколько студентов Калифорнийского технологического института прочесали данные и обнаружили случаи быстрой яркости океанических объектов, которые могут быть любыми драматическими событиями, такими как термоядерные взрывы на поверхности нейтронных звезд. Наблюдение за частотой и интенсивностью изменений яркости нейтронных звезд может помочь ученым понять, что происходит с этими объектами.

«Если вы пытаетесь найти закономерность в поведении или яркости источника рентгеновского излучения на большом расстоянии, наблюдения за рассеянным светом могут стать отличным способом чаще проверять и устанавливать базовый уровень», — сказала Рене Лудлам, научный сотрудник Einstein Fellow. в Программе стипендий НАСА имени Хаббла в Калифорнийском технологическом институте и члене Программы стипендий имени Эйнштейна Хаббла в Калифорнийском технологическом институте, в команде StrayCats. «Они также могут позволить нам наблюдать за странным поведением этих организмов, когда мы меньше всего этого ожидаем или когда мы обычно не можем направить NuSTAR прямо на них. Наблюдения за рассеянным светом не заменяют прямые наблюдения, но всегда лучше иметь больше данных. .»