Некоторые из самых мощных объектов в соседних галактиках годами оставались почти незаметными для астрономов. Причина заключалась не в слабом излучении, а в его необычной энергии: большая часть света приходилась на диапазон, который космические обзоры систематически обходили стороной. Анализ архивных наблюдений позволил выявить новый класс объектов, получивших название гипермягких рентгеновских источников.
Астрономы обнаружили 84 подобных объекта в шести близких галактиках. В выборку вошли галактика Андромеды M31, спиральная галактика M101 и четыре системы раннего типа: NGC 3115, NGC 3379, NGC 4697 и NGC 4472. Исследователи использовали накопленные за годы наблюдения космической рентгеновской обсерватории Chandra.
Необычные источники проявляются почти исключительно при энергиях от 0,15 до 0,3 кэВ и практически исчезают уже выше 0,3 кэВ. Для отбора авторы потребовали, чтобы отношение числа фотонов в диапазонах 0,15–0,3 и 0,3–1 кэВ превышало восемь. Такой спектр резко отличает новый класс от известных сверхмягких рентгеновских источников, излучение которых простирается примерно до 1 кэВ.
Граница в 0,3 кэВ сыграла ключевую роль в многолетней невидимости объектов. Многие рентгеновские каталоги и исследования практически не используют фотоны с меньшей энергией из-за сложностей калибровки и высокой чувствительности результатов к поглощению излучения. Авторы отмечают, что найденные объекты в основном отсутствуют даже в каталоге источников Chandra и более ранних специализированных выборках.
При этом слабая заметность для телескопов совершенно не означает малую мощность. Самые яркие представители нового класса выделяют около 1038 эрг/с только в узкой рентгеновской полосе 0,15–0,3 кэВ. Спектральные модели показывают, что полная светимость может достигать 1039–1040 эрг/с, поскольку основная энергия уходит в экстремальный ультрафиолет.
Именно экстремальный ультрафиолет превратился в своеобразную слепую зону астрономии. Фотоны такого диапазона легко поглощают нейтральные водород и гелий в межзвёздном пространстве, поэтому излучение далёких объектов практически не доходит до наблюдателя напрямую. Исследователи пошли обходным путём и стали искать слабый рентгеновский «хвост» спектра в архиве Chandra .
Распределение находок показывает, что единым типом звёздных систем новый класс, вероятно, не ограничивается. Гипермягкие источники встречаются как возле молодых звёзд и спиральных рукавов, так и в галактиках со старым звёздным населением. В NGC 3379 доля подобных объектов в центральной области достигает как минимум 20% обнаруженных рентгеновских источников.
Наиболее вероятное объяснение связано с двойными системами, где компактный объект перетягивает вещество звезды-компаньона. Компактным компонентом может служить белый карлик, нейтронная звезда или чёрная дыра. Падающее вещество нагревается и создаёт мощное высокоэнергетическое излучение, однако сравнительно низкая температура области излучения сдвигает максимум спектра в экстремальный ультрафиолет.
Часть гипермягких источников может состоять из аккрецирующих белых карликов или систем после вспышек новых. Подобные объекты особенно интересуют астрофизиков как возможные предшественники сверхновых типа Ia. Механизм возникновения таких взрывов до сих пор остаётся предметом исследований, поскольку астрономы хорошо наблюдают последствия взрыва, но значительно хуже понимают состояние системы непосредственно перед катастрофой.
Самые яркие представители нового класса могут потребовать другого объяснения. Расчётная полная светимость отдельных объектов слишком велика для обычной аккреции на белый карлик и достигает диапазона, характерного для систем с чёрными дырами. Авторы поэтому рассматривают гипермягкие источники не как один строго определённый вид объекта, а как наблюдаемую группу с похожим чрезвычайно мягким спектром.
Открытие может помочь разобраться ещё с одной давней проблемой. В некоторых галактиках межзвёздный газ ионизирован сильнее, чем способны объяснить известные горячие массивные звёзды. Мощный поток экстремального ультрафиолета от скрытой популяции гипермягких источников способен внести недостающий вклад в ионизацию. Состояние газа влияет на охлаждение вещества, образование новых звёзд и дальнейшую эволюцию галактик.
Пока исследование охватило лишь шесть галактик, поэтому найденные 84 объекта могут представлять небольшую часть гораздо более многочисленной популяции. В отдельных изученных системах астрономы насчитали десятки гипермягких источников, хотя прежние обзоры почти полностью пропускали подобные объекты. Повторный анализ архивных наблюдений с учётом диапазона ниже 0,3 кэВ способен заметно изменить оценки числа мощных компактных систем в ближайших галактиках.