NASA-satellit opdager et mysterium, der er væk i et lyn

Puds af lyse blåt og grønt i dette billede af Fireworks-galaksen (NGC 6946) viser placeringen af ​​ekstremt lyse kilder til røntgenlys fanget af NASAs NuSTAR-rumobservatorium. Genereret af nogle af de mest energiske processer i universet, disse røntgenkilder er sjældne sammenlignet med de mange synlige lyskilder i baggrundsbilledet. En ny undersøgelse, offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , tilbyder nogle mulige forklaringer på det overraskende udseende af den grønne kilde nær centrum af galaksen, som kom til syne og forsvandt i løbet af få uger.

Det primære formål med NuSTAR-observationerne var at studere supernovaen - eksplosionen af ​​en stjerne, der er meget mere massiv end vores sol - der fremstår som en lys blågrøn plet øverst til højre. Disse voldsomme begivenheder kan kortvarigt producere nok synligt lys til at overstråle hele galakser bestående af milliarder af stjerner. De genererer også mange af de kemiske grundstoffer i vores univers, der er tungere end jern.

Den grønne klat nær bunden af ​​galaksen var ikke synlig under den første NuSTAR-observation, men brændte stærkt ved starten af ​​en anden observation 10 dage senere. NASAs Chandra X-ray Observatory observerede senere, at kilden - kendt som en ultraluminøs røntgenkilde, eller ULX - var forsvundet lige så hurtigt. Objektet har siden fået navnet ULX-4, fordi det er den fjerde ULX, der er identificeret i denne galakse. Intet synligt lys blev detekteret med røntgenkilden, et faktum, der højst sandsynligt udelukker muligheden for, at det også er en supernova.

"Ti dage er virkelig kort tid for et så lyst objekt at dukke op, " sagde Hannah Earnshaw, en postdoktor ved Caltech i Pasadena, Californien, og hovedforfatter på det nye studie. "Normalt med NuSTAR, vi observerer mere gradvise ændringer over tid, og vi observerer ikke ofte en kilde flere gange hurtigt efter hinanden. I dette tilfælde, vi var heldige at fange en kilde, der ændrede sig ekstremt hurtigt, hvilket er meget spændende."

Muligt sort hul

Den nye undersøgelse udforsker muligheden for, at lyset kom fra et sort hul, der forbruger en anden genstand, såsom en stjerne. Hvis en genstand kommer for tæt på et sort hul, tyngdekraften kan trække objektet fra hinanden, bringer affaldet ind i et tæt kredsløb omkring det sorte hul. Materiale i den indvendige kant af denne nydannede skive begynder at bevæge sig så hurtigt, at den opvarmes til millioner af grader og udstråler røntgenstråler. (Solens overflade, til sammenligning, er omkring 10, 000 grader Fahrenheit, eller 5, 500 grader Celsius.)

De fleste ULX'er er typisk langlivede, fordi de er skabt af et tæt objekt, som et sort hul, der "nærer" på stjernen i en længere periode. Kortvarig, eller "forbigående, "Røntgenkilder som ULX-4 er langt mere sjældne, så en enkelt dramatisk begivenhed - som et sort hul, der hurtigt ødelægger en lille stjerne - kan forklare observationen.

Imidlertid, ULX-4 er muligvis ikke en engangsbegivenhed, og avisens forfattere udforskede andre potentielle forklaringer på dette objekt. En mulighed:Kilden til ULX-4 kunne være en neutronstjerne. Neutronstjerner er ekstremt tætte objekter dannet fra eksplosionen af ​​en stjerne, der ikke var massiv nok til at danne et sort hul. Med omtrent samme masse som vores sol, men pakket ind i en genstand på størrelse med en stor by, neutronstjerner kan, som sorte huller, trække materiale ind og skabe en hurtigt bevægende skive af snavs. Disse kan også generere langsomt fodrende ultraluminøse røntgenkilder, selvom røntgenlyset produceres gennem lidt andre processer end i ULX'er skabt af sorte huller.

Neutronstjerner genererer magnetiske felter så stærke, at de kan skabe "søjler", der kanaliserer materiale ned til overfladen, generere kraftige røntgenstråler i processen. Men hvis neutronstjernen spinder særligt hurtigt, disse magnetfelter kan skabe en barriere, gør det umuligt for materiale at nå stjernens overflade.

"Det ville være ligesom at prøve at hoppe op på en karrusel, der snurrer med tusindvis af miles i timen, " sagde Earnshaw.

Barriereeffekten ville forhindre stjernen i at være en lys kilde til røntgenstråler bortset fra de tidspunkter, hvor den magnetiske barriere kan vakle kortvarigt, lader materiale slippe igennem og falde ned på neutronstjernens overflade. Dette kunne være en anden mulig forklaring på den pludselige optræden og forsvinden af ​​ULX-4. Hvis den samme kilde skulle lyse igen, det kan måske understøtte denne hypotese.

"Dette resultat er et skridt i retning af at forstå nogle af de sjældnere og mere ekstreme tilfælde, hvor stof samler sig på sorte huller eller neutronstjerner, " sagde Earnshaw.