Рентгеновские космические телескопы активно изучали эту область, но до сих пор при наблюдениях собственное рентгеновское излучение Центрального звёздного диска не удавалось отделить от излучения других объектов, которые также находятся в центре Галактики.
Впервые такое разделение удалось сделать с помощью телескопа ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту обсерватории «Спектр-РГ» благодаря уникальным характеристикам инструмента и широкоугольному равномерному картографированию. Для анализа использовались данные глубокого рентгеновского обзора центральной области Галактики, который был выполнен при помощи телескопа ART-XC во время перелёта обсерватории «Спектр-РГ» в район точки L2 системы Солнце — Земля в 2019 году. Выделить из данных наблюдений ART-XC «лишнее» излучение было достаточно сложной задачей. В центре Галактики много ярких объектов, излучение которых перекрывает сигнал от более слабых структур.
Из полученных данных стало понятно, что рентгеновское излучение Центрального звёздного диска, скорее всего, представляет собой совокупное свечение десятков или даже сотен тысяч слабых источников, которые не видны по отдельности с расстояния восемь килопарсек — столько отделяет нас от центральных областей Галактики. Подобным же образом ранее была объяснена природа «рентгеновского хребта» Галактики — рентгеновского излучения, простирающегося вдоль всего Млечного Пути. Ближайшая, хотя и не очень точная аналогия в оптическом диапазоне — излучение самого Млечного Пути, который ночью кажется светлой полоской на небе, так как каждую звезду по отдельности разглядеть человеческий глаз не способен.
Источники излучения Центрального звёздного диска — это не обычные звёзды. Точнее, не только они. В качестве основных кандидатов на роль таких слабых источников рассматриваются катаклизмические переменные — двойные системы, в которых вещество звезды-компаньона перетекает на белый карлик и нагревается до миллионов градусов. Их коллективное излучение может сформировать рентгеновский фон, близко повторяющий распределение звёздной массы.
Рентгеновская карта центра Галактики, построенная по данным телескопа ART-XC, хорошо согласуется с моделями распределения звёздной массы, полученными из инфракрасных обзоров. Астрофизикам впервые удалось построить трёхмерную модель распределения рентгеновского излучения и измерить суммарную светимость Центрального звёздного диска — около 6 • 1036 эрг/с.
Удивительным стал факт, что удельная рентгеновская светимость Центрального звёздного диска, то есть количество излучения, приходящееся на единицу звёздной массы, оказалась примерно в три раза выше, чем у «хребта Галактики» (в среднем по Млечному Пути). Этот эффект наблюдался ранее при помощи телескопа XMM-Newton (ESA) в линии излучения ионизованного железа 6,7 кэВ и теперь подтверждается данными ART-XC в широком диапазоне энергий 4—12 кэВ. По мнению исследователей, это может говорить о том, что рентгеновские источники в Центральном звёздном диске в среднем не совсем такие, как в остальном объёме Галактики. Например, в этой области по неизвестной причине чаще встречаются тесные двойные звёздные системы, в которых происходит аккреция вещества на белый карлик.
Полученные данные помогают точнее определить вклад различных компонентов в рентгеновское излучение центральной области Галактики и отличить свечение слабых звёздных систем от излучения горячей плазмы, заполняющей межзвёздное пространство. Это важно для понимания эволюции компактных объектов в ядре Млечного Пути и построения моделей его структуры.
Результаты исследования приняты к публикации в Journal of High Energy Astrophysics.
