M 82 или галактика Сигара – это спиральная галактика с перемычкой, в созвездии Большой Медведицы. Объект удалён от Земли на 11,5 миллионов световых лет, и является спутником M 81 (галактика Боде).

Галактику Сигара открыл немецкий астроном Иоганн Элерт Боде, 31 декабря в 1774 году. Из-за того, что галактика была открыта в момент Нового года, галактику также принято называть "Новогодней".

Галактику можно наблюдать на небосводе и в любительские телескопы, однако изображение будет нечётким и мутным, в виде продолговатого пятна. Чтобы чётко разглядеть структуру объекта, то потребуются мощные телескопы.

M 82 удаляется от Земли со скоростью 200 километров в секунду. Сигара входит в состав соседней с нами галактической группы, располагающейся в направлении созвездий Жирафа и Большой Медведицы.

Предполагается, что M 81 и M 82 являются галактическими спутниками, которые имеют расстояние между своими центрами примерно в 130 тысяч световых лет. Орбитальный период вокруг общего центра составляет примерно 300 миллионов лет.

Ранее M 82 считали неправильной галактикой, так как не удалось разглядеть галактические рукава в инфракрасном спектре. Лишь в 2005 году, были замечены галактические рукава у галактики.

Диаметр Сигары составляет 35 тысяч световых лет, что в 3 раза меньше Млечного Пути. Масса галактики оценивается приблизительно 150-170 миллиардов солнечных.

В 2005 году, в ядре галактики M 82, телескоп Хаббл обнаружил 197 молодых шаровых скоплений, что свидетельствует о протекающих бурных процессах звездообразования.

Средняя масса каждого из этих скоплений составляет около 200 тысяч масс Солнца, при этом скорость формирования молодых звёзд в 10 раз больше, чем во всём Млечном Пути. Активное звездообразование в ядре M 82, простирается примерно на 1630 световых лет.

Галактику Сигара астрономы считают архетипичным образцом галактик, со вспышкой звездообразования, которая была вызвана ближайшей к ней галактикой, роль которой в данном случае исполняет M 81. В центре M 82 расположена сверхмассивная чёрная дыра, которая имеет массу 30 миллионов солнечных.

Телескоп Чандра зафиксировал колеблющиеся рентгеновские выбросы, из места расположенного приблизительно в 600 световых лет от центра галактики. Предполагается, что это структурирующее излучение, которое вероятно происходит от чёрной дыры.

В 2014 году, астрономы обнаружили в галактике Сигара пульсар, обозначенный как M82 X-2. На сегодняшний день он стал самым ярким из известных нейтронных звёзд. Данный пульсар ярче Солнца в 10 миллионов раз.

Этот удивительный пульсар находится, относительно не далеко от Земли, на расстоянии 12 миллионов световых лет в созвездии Большой Медведицы. Он является частью двойной системы. Его компаньон – звезда почти в 4 раза больше него и тем не менее этот пульсар, получивший обозначение M82 X-2, является очень редким представителем своего вида.

Особенностью этого пульсара является его сверхяркое рентгеновское излучение, оно настолько яркое и сильное, что совершенно не соответствует размеру пульсара и полностью противоречит пределу Эддингтона.

Предел Эддитнгтона – это особая расчетная величина, которая показывает какую максимальную светимость может достичь объект в зависимости от его массы и размеров.

При этом светимость объектов, исходя из формулы расчета Эддингтона, может достаточно точно свидетельствовать о его массе и размерах.

Так вот этот пульсар M82 X-2 обладает настолько интенсивной светимостью, что предел Эддингтона не способен описать его характеристики. Его светимость в рентгеновском спектре в 10 миллионов раз больше, чем у нашего Солнца. Поначалу, казалось, что столь яркое излучение может являться оптическим искажением, но рентгеновский телескоп NuSTAR подтвердил первоначальные данные.

Особенность этого пульсара в том, что его ядро имеет невероятную массу и соответственно невероятную гравитацию. Гравитация на поверхности пульсара в 100 триллионов раз больше, чем на поверхности Земли и любой объект, притягивающийся гравитацией, просто разрывается на атомном уровне невероятным по своей силе магнитным полем.

Ученые полагают, что это невероятное по своей силе магнитное поле позволяет пульсару M82 X-2 светиться настолько сильно, что Предел Эддитнгтона не способен это описать.

Особенностью этого пульсара является и ещё и то, что столь высокая гравитация позволяет ему высасывать вещество соседней звезды, которое при падении на поверхность становится источником очень мощного рентгеновского излучения.

Обнаружение таких объектов как пульсар M82 X-2 демонстрирует ученым несовершенство, казалось бы, фундаментальных физических законов, а также толкает ученых изучать такие объекты, создавая на их основе фундамент новой науки.

Словосочетание “недостающее звено” вполне применимо не только в биологической, но и космической сфере. Предполагается, что в центре большинства, если не всех, галактик находятся сверхмассивные черные дыры – объекты, масса которых превышает солнечную в миллионы раз. С другой стороны, существуют и т.н. чёрные дыры звёздных масс, являющие собой конечный этап жизни сверхмассивных звезд. По сравнению с галактическими дырами они сущие карлики, массы которых начинаются от нескольких солнечных.

Некоторые исследователи считают, что в промежутке между этими двумя категориями должно существовать промежуточное звено – а именно, черные дыры средних масс, средний вес которых составляет 100000 солнечных. В качестве одного из возможных кандидатов на эту роль называются ультраяркие рентгеновские источники – объекты, менее яркие, чем ядра галактик, но более яркие, чем любые звезды и связанная с ними активность.

Одна из самых популярных версий (по крайней мере до сегодняшняшнего дня) заключалась в том, что они представляют собой черные дыры, кормящиеся веществом звеезды-компаньона. Это вещество разгоняется до релятивистских скоростей, нагревается и в результате объект сильно излучает в рентгеновском диапазоне.

В Млечном пути нет ни одного ультраяркого рентгеновского источника. В галактике М82, находящейся от нас на расстоянии 12 миллионов световых лет есть целых два подобных объекта, известные как Х1 и Х2.

Астрономы были озадачены недавним наблюдением, бросившим вызов нашему пониманию законов физики. Экзотические космические объекты, известные как ультраяркие источники рентгеновского излучения (UXR), генерируют в 10 миллионов раз больше энергии, чем наше Солнце, а их яркость превышает максимальную яркость, которой может достичь объект определенной массы, не нарушая законов физики.

Это открытие заставило ученых изрядно "потирать затылки", поскольку оно, кажется, бросает вызов нашему нынешнему пониманию Вселенной. Первоначально астрономы считали, что UXR-объекты являются черными дырами, окруженными облаком газа. Однако в 2014 году телескоп NuSTAR обнаружил, что объект, известный как M82 X-2, не столь массивный, как считалось ранее, и на самом деле является нейтронной звездой – мертвой оболочкой звезды с невероятно высокой плотностью. Гравитация на поверхности нейтронной звезды примерно в 100 триллионов раз сильнее земной, что приводит к потрясающему взрывному эффекту, когда вещество падает на его поверхность.

На сайте NASA опубликована статья об исследовании M82 X-2, в которой говорится, что "зефир, который упадет на поверхность нейтронной звезды, повлечет за собой эффект тысячи водородных бомб". Авторы исследования подсчитали, что M82 X-2 ежегодно поглощает вещество, эквивалентное полуторакратной массе Земли. Когда это огромное количество вещества попадает на поверхность нейтронной звезды, оно создает яркую вспышку, которую и наблюдали астрономы.

Наиболее интригующим в этом наблюдении является то, что оно, кажется, бросает вызов законам физики. Речь идет в частности о том, что объекты настолько яркие, что превосходят предел Эддингтона. Исследователи считают, что интенсивное магнитное поле нейтронной звезды может изменять форму атомов из сферической на вытянутую, похожую на струны. Это изменение формы может снизить способность фотонов отталкиваться от атомов, что приведет к увеличению яркости объекта.

Явление границы Эддингтона основывается на идее, что частицы света или фотоны могут слегка толкать объекты, которые встречаются на их пути. Если небесное тело, такое как сверхновая, излучает достаточно света на квадратный метр, давление фотонов может преодолеть гравитационное тяготение объекта, в результате чего он достигнет предела Эддингтона. В этот момент свет от объекта теоретически отталкивает хоть какой газ либо материал вблизи него. Это похоже на то, что происходит в черных дырах, где пыль и газ вовлекаются с большой силой, нагреваются и начинают светиться.

Это беспрецедентное наблюдение может пролить свет на другое интригующее явление. Астрономы предполагают, что это может быть первый случай в истории, когда обнаружены следы сверхмассивной черной дыры, покинувшей свою родную галактику и несшейся сквозь космос с потрясающей скоростью 5,6 миллиона километров в час, увлекая хвост молодых звезд. Хотя ученые до сих пор не знают причины этого редкого явления, некоторые предполагают, что оно могло быть спровоцировано взаимодействием трех черных дыр, что привело к эффекту рогатки, который толкнул сверхмассивную черную дыру сквозь космос.

Эти экзотические космические объекты бросают вызов нашим современным знаниям о Вселенной и подталкивают ученых к переоценке нашего понимания фундаментальных физических принципов. Чтобы разгадать тайны этих загадочных космических объектов и их, казалось бы, невозможное поведение, необходимы дальнейшие исследования и наблюдения.

Ученые раскрыли возможную причину экстремальной яркости у загадочных объектов, называемых ультраяркими источниками рентгеновского излучения (ULX). В статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, опубликовано исследование M82 X-2 – первого обнаруженного ультраяркого источника. Согласно результатам наблюдений, светимость этого пульсара объясняется очень интенсивной аккрецией вещества со звезды-компаньона.

Астрономы использовали космическую рентгеновскую обсерваторию Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), чтобы проследить за орбитой нейтронной звезды в системе M82 X-2 в течение семи лет и измерить скорость ее уменьшения. Оказалось, что орбита сокращается на одну восьмимиллионную часть в год, и это соответствует модели, при которой происходит экстремальный перенос массы, более чем в 150 раз превышающий предел переноса, установленный светимостью Эддингтона.

Светимость Эддингтона – это светимость, при которой сила радиационного давления, выталкивающего вещество наружу, уравновешена силой гравитации, действующей на аккрецирующий объект, будто то нейтронная звезда или черная дыра. Значение эддингтоновской светимости соответствует классическому пределу переноса массы, выше которого скорость аккреции не поднимается.

Однако у ULX светимость намного превышает этот предел не только для нейтронных звезд, но и для черных дыр звездной массы. Многие ученые предполагали, что ULX являются свидетельством существования редких объектов, которые занимают промежуточное место между звездными черными дырами и сверхмассивными черными дырами.

Однако в 2014 году был открыт M82 X-2 – пульсирующий ультраяркий источник рентгеновского излучения (PULX), который представляет собой аккрецирующую нейтронную звезду, чья светимость в сотни раз превышает ее теоретический эддингтоновский предел. Было предложено объяснение, что источники этого типа испускают не совсем изотропное (одинаковое во всех направлениях) излучение, как изначально предполагалось для ULX. Вместо этого звездный ветер формирует конусы из газа, концентрируя излучение в двух противоположных направлениях. Если оно совпадает с лучом зрения с Земли. то может создаваться иллюзия превышения предела Эддингтона.

Согласно альтернативному сценарию, если нейтронная звезда обладает сильным магнитным полем, то происходит уменьшение сечения томсоновского рассеяния, то есть падает вероятность рассеяния электромагнитного излучения на заряженных частицах. В результате предел Эддингтона для данного объекта достигается при гораздо более высоком переносе массы.

Наблюдаемое затухание орбиты M82 X-2 совместимо со сценарием высокого переноса массы от более массивной звезды-донора. Нейтронная звезда перетягивает на себя около 9 миллиардов триллионов тонн в год (примерно одна пятимиллионная часть Солнца), что в 200 раз превышает предел Эддингтона. При этом наблюдаемая светимость оказывается даже ниже, чем следовало бы ожидать от такой аккреции, что объясняется выдуванием вещества звездным ветром. Однако ученые указывают, что затухание может происходить и из-за других механизмов, например, синхронизации вращения звезды-донора с орбитальным вращением, и необходимы дальнейшие исследования механизмов сокращения орбиты.