Расположенные вне центров галактик ультрамощные рентгеновские источники (ULX) излучают настолько интенсивно, что их светимость превышает предел Эддингтона для нейтронной звезды, при котором давление излучения должно раскрывать падающее вещество и останавливать аккрецию. Предполагалось, что такие источники содержат черные дыры.
Однако открытие рентгеновских пульсаций в последние годы показало, что по крайней мере часть ULX представляют собой обычные по массе нейтронные звезды, на которые вещество падает в экстремальном режиме сверхэддингтоновской аккреции.
Но что именно позволяет нейтронной звезде выдерживать такой поток вещества? Одно из возможных объяснений — чрезвычайно сильные магнитные поля, сравнимые с полями самых магнитных объектов во Вселенной — магнетаров. Правда, прямых спектральных доказательств их существования практически не было.
Изучив источник NGC 4656 ULX-1 с помощью Европейской рентгеновской обсерватории XMM-Newton, астрономы обнаружили в его спектре узкую линию поглощения. Это важно, поскольку они возникают, когда частицы движутся в сильном магнитном поле и начинают поглощать фотоны на строго определенном уровне энергии. Исследователи называют такое явление циклотронным резонансом.
Результаты научной работы, представленной в журнале Astronomy and Astrophysics, показали, что линия устойчива к изменениям модели спектра и сохраняет статистическую значимость порядка трех сигм даже при различных способах обработки данных. Открытие снижает вероятность того, что сигнал — артефакт наблюдений или особенность приборов.
Эта линия могла бы возникнуть из-за поглощения сильно ионизированными атомами в быстром звездном ветре, однако в таком случае в спектре должны были появиться и другие переходы, однако их не наблюдалось. Поэтому исследователи заключили, что более естественным объяснением может быть циклотронная линия излучения протонов. Дело в том, что такие линии появляются при гораздо более сильных магнитных полях: из-за большой массы протона энергия линии оказывается в рентгеновском диапазоне всего в несколько килоэлектронвольт.
Если выводы верны, измеренная линия в области ее формирования соответствует магнетару. При этом речь может идти не о глобальном дипольном поле светила, а о более сложной мультиполярной структуре, сосредоточенной близко к поверхности. Именно такой сценарий чаще всего обсуждается для ULX-систем.
Окончательные выводы делать пока рано: они требуют более глубоких наблюдений, в том числе с будущими рентгеновскими миссиями. Однако уже сейчас результат поддерживает картину, согласно которой по крайней мере часть источников ULX, судя по всему, скрывает нейтронные звезды с магнитными полями вблизи поверхности.
В случае, если результаты работы получат подтверждение, такие источники перестанут быть просто слишком яркими и станут естественными лабораториями экстремальной физики, где одновременно проверяются модели аккреции, магнитных полей.