Et stjerneskud med udsigt til gravitationsbølger (opdatering)

I 1887, Den amerikanske astronom Lewis Swift opdagede en glødende sky, eller tåge, der viste sig at være en lille galakse cirka 2,2 millioner lysår fra Jorden. I dag, det er kendt som "starburst" galaksen IC 10, henviser til den intense stjernedannelsesaktivitet, der forekommer der.

Mere end hundrede år efter Swifts opdagelse, astronomer studerer IC 10 med det mest kraftfulde teleskop i det 21. århundrede. Nye observationer med NASAs Chandra røntgenobservatorium afslører mange par stjerner, der en dag kan blive kilder til det måske mest spændende kosmiske fænomen, der er observeret i de seneste år:gravitationsbølger.

Ved at analysere Chandra -observationer af IC 10, der strækker sig over et årti, astronomer fandt over et dusin sorte huller og neutronstjerner, der fodrede gas fra unge, massive stjernekammerater. Sådanne dobbeltstjernersystemer er kendt som "røntgenbinarier", fordi de udsender store mængder røntgenlys. Som en massiv stjerne kredser om sin kompakte ledsager, enten et sort hul eller en neutronstjerne, materiale kan trækkes væk fra kæmpestjernen for at danne en skive af materiale omkring den kompakte genstand. Friktionskræfter opvarmer det nedfaldende materiale til millioner af grader, producerer en lys røntgenkilde.

Når den massive ledsagerstjerne løber tør for brændstof, det vil undergå et katastrofalt sammenbrud, der vil producere en supernovaeksplosion, og efterlade et sort hul eller en neutronstjerne. Slutresultatet er to kompakte objekter:enten et par sorte huller, et par neutronstjerner, eller et sort hul og en neutronstjerne. Hvis adskillelsen mellem de kompakte objekter bliver lille nok med tiden, de vil producere gravitationsbølger. Over tid, størrelsen på deres bane vil skrumpe, indtil de smelter sammen. LIGO har fundet tre eksempler på, at sorte hulpar har fusioneret på denne måde i de sidste to år.

Starburst-galakser som IC 10 er glimrende steder at søge efter røntgenbinarier, fordi de hurtigt kaster stjerner ud. Mange af disse nyfødte stjerner vil være par af unge og massive stjerner. Det mest massive af parret vil udvikle sig hurtigere og efterlade et sort hul eller en neutronstjerne, der er i partnerskab med den resterende massive stjerne. Hvis stjernernes adskillelse er lille nok, et røntgenbinært system vil blive produceret.

Dette nye sammensatte billede af IC 10 kombinerer røntgendata fra Chandra (blå) med et optisk billede (rødt, grøn, blå) taget af amatørastronom Bill Snyder fra Heavens Mirror Observatory i Sierra Nevada, Californien. Røntgenkilderne opdaget af Chandra fremstår som en mørkere blå end stjernerne, der er registreret i optisk lys.

De unge stjerner i IC 10 ser ud til at være den helt rigtige alder til at give en maksimal mængde interaktion mellem de massive stjerner og deres kompakte ledsagere, producerer flest røntgenkilder. Hvis systemerne var yngre, så ville de massive stjerner ikke have haft tid til at gå supernova og producere en neutronstjerne eller et sort hul, eller den massive stjernes og det kompakte objekts bane ikke ville have haft tid til at krympe nok til, at masseoverførsel kunne begynde. Hvis stjernesystemet var meget ældre, så ville begge kompakte objekter sandsynligvis allerede have dannet sig. I dette tilfælde er overførsel af stof mellem de kompakte genstande usandsynligt, forhindrer dannelsen af ​​en røntgenstrålende disk.

Chandra opdagede 110 røntgenkilder i IC 10. Af disse, over fyrre ses også i optisk lys, og 16 af disse indeholder "blå supergiganter", som er typen af ​​unge, massiv, varme stjerner beskrevet tidligere. De fleste andre kilder er røntgenbinarier, der indeholder mindre massive stjerner. Flere af objekterne viser stærk variation i deres røntgenudgang, tegn på voldelige interaktioner mellem de kompakte stjerner og deres ledsagere.

Et par papirer, der beskriver disse resultater, blev offentliggjort den 10. februar, 2017 -udgaven af ​​The Astrophysical Journal og er tilgængelig online her og her. Forfatterne til undersøgelsen er Silas Laycock fra UMass Lowells Center for Rumvidenskab og Teknologi (UML); Rigel Capallo, en kandidatstuderende ved UML; Dimitris Christodoulou fra UML; Benjamin Williams fra University of Washington i Seattle; Breanna Binder fra California State Polytechnic University i Pomona; og, Andrea Prestwich fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Masse.