Гигантская воронка в космосе засасывает газ из окружающего пространства. Часть этого газа не падает внутрь, а выбрасывается обратно — как брызги от бурлящей воды. Именно так ведёт себя ультраяркий рентгеновский источник NGC 5204 X-1: компактный объект (вероятно, чёрная дыра) поглощает материю так жадно, что избыток вырывается наружу мощными потоками.
С помощью спектрометра RGS на телескопе XMM-Newton астрономы разложили рентгеновский свет источника на цвета, как призма разлагает солнечный свет. В спектре они увидели линии от газа, который движется и к нам, и от нас. Это говорит о том, что выброс имеет форму двух конусов, расходящихся в противоположные стороны — как два луча маяка.
Кроме быстрых потоков, учёные изучили и медленный газ. По линиям кислорода они определили его плотность: примерно 10 миллиардов частиц в кубическом сантиметре (для сравнения, в земной атмосфере у поверхности — в миллион раз больше). Температура этого газа — не менее 150 000 градусов. Оказалось, что на ионизацию газа влияют и столкновения частиц, и излучение от самой чёрной дыры — такой «гибридный» режим раньше не всегда учитывали.
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.11922
Ultraluminous X-ray sources (ULXs) are non-nuclear X-ray binary systems that exceed the Eddington luminosity for a 10 Msun black hole. The majority of these sources are thought to be stellar-mass compact objects accreting at super-Eddington rates, exhibiting powerful relativistic winds. These winds have been identified through the detection of absorption lines with a blueshift as high as 0.3c and emission lines typically found at their laboratory wavelengths. In this work, we analysed the XMM-Newton data of the ULX NGC 5204 X-1, which has been observed to exhibit emission lines with a blueshift of about 0.3c. The aim of this study is to examine the geometry and physical properties of the accretion disc and the relativistic outflows. In addition, we aim to explore the factors that influence the ULX spectral transitions. We undertook an observing campaign with XMM-Newton to explore the source behaviour at different luminosities. In this first paper of the series, we performed high-resolution X-ray spectroscopy, including archival data, with the RGS instrument which allowed us to resolve both emission and absorption lines. The outflows features were characterised using physical models of plasma in collisional-ionisation and photoionisation equilibrium. We identify collisionally-ionised blueshifted and redshifted components at about 0.3c. These findings have high statistical significance and suggest a biconical structure for the outflow. Additionally, the analysis of the O VII line triplet observed in the spectrum enables us to infer physical properties of the low-velocity line-emitting plasma, e.g. electron density (ne $$\sim 10^{10}$$ cm$$^{-3}$$) and temperature (Te $$ \geq 1.5 \times 10^5$$ K). A hybrid plasma whose ionisation balance is affected by both collisions and radiation is favoured.
Ультраяркие рентгеновские источники светят в сотни раз ярче, чем «обычные» чёрные дыры такой же массы, — поэтому их и назвали ультраяркими.