Donorstjerne puster liv i zombie-ledsager

ESA's Integral rumobservatorium har været vidne til en sjælden begivenhed:det øjeblik, hvor vinde udsendt af en opsvulmet rød kæmpestjerne genoplivede sin langsomt roterende følgesvend, kernen af ​​en død stjerne, bringer det til live igen i et glimt af røntgenstråler.

Røntgenblusset blev først opdaget af Integral den 13. august 2017 fra en ukendt kilde i retning af det overfyldte centrum af vores Mælkevej. Den pludselige opdagelse udløste en række opfølgende observationer i de følgende uger for at finde den skyldige.

Observationerne afslørede en stærkt magnetiseret og langsomt roterende neutronstjerne, der sandsynligvis lige var begyndt at fodre på materiale fra en nærliggende rød kæmpestjerne.

Stjerner massen af ​​vores sol, og op til otte gange mere massiv, udvikle sig til røde kæmper mod slutningen af ​​deres liv. Deres ydre lag puster op og udvider sig millioner af kilometer, deres støvede, gasagtige skaller blæst væk fra den centrale stjerne i relativt langsomme vinde op til få hundrede km/s.

Endnu større stjerner, op til 25-30 gange mere massiv end Solen, løb gennem deres brændstof og eksploderer i en supernova, nogle gange efterlader man et snurrende stjernelig med et stærkt magnetfelt, kendt som en neutronstjerne. Denne lille kerne pakker massen af ​​næsten halvanden sol i en kugle, der kun er 10 km på tværs, hvilket gør dem til nogle af de tætteste himmellegemer kendt.

Det er ikke ualmindeligt at finde stjerner parret sammen, men det nye system med en neutronstjerne og en rød kæmpe er en særlig sjælden race kendt som en 'symbiotisk røntgen-binær', med højst 10 kendte.

"Integral fangede et unikt øjeblik i fødslen af ​​et sjældent binært system, " siger Enrico Bozzo fra Universitetet i Genève og hovedforfatter af papiret, der beskriver opdagelsen. "Den røde kæmpe frigav en tilstrækkelig tæt langsom vind til at fodre sin neutronstjerne-ledsager, giver anledning til højenergiemission fra den døde stjernekerne for første gang."

Parringen er bestemt ejendommelig. ESAs XMM-Newton og NASAs NuSTAR rumteleskoper viste, at neutronstjernen snurrer næsten hver anden time – meget langsomt sammenlignet med andre neutronstjerner, som kan dreje op til mange gange i sekundet. Derefter, den første måling af en sådan neutronstjernes magnetfelt viste, at den var overraskende stærk.

Et stærkt magnetfelt peger typisk på en ung neutronstjerne – magnetfeltet menes at falme over tid – mens en rød kæmpe er meget ældre, gør det til et bizart par at være vokset op sammen.

"Disse objekter er forvirrende, " siger Enrico. "Det kan være, at enten neutronstjernens magnetfelt ikke henfalder væsentligt med tiden trods alt, eller neutronstjernen, der faktisk blev dannet senere i det binære systems historie. Det ville betyde, at den kollapsede fra en hvid dværg til en neutronstjerne som et resultat af at den røde kæmpe nærede sig over lang tid, snarere end at blive en neutronstjerne som følge af en mere traditionel supernovaeksplosion af en kortvarig massiv stjerne."

Med en ung neutronstjerne og en gammel rød kæmpe, på et tidspunkt vil vinden, der rejser fra den opblæste kæmpe, begynde at regne videre til den mindre stjerne, bremser dets spin og udsender røntgenstråler.

"Vi har ikke set dette objekt før i de sidste 15 år af vores observationer med Integral, så vi tror, ​​at vi så røntgenstrålerne tænde for første gang, siger Erik Kuulkers, ESA's Integral-projektforsker. "Vi vil fortsætte med at se, hvordan den opfører sig, hvis det bare er en lang 'bøvs' af vind, men indtil videre har vi ikke set nogen væsentlige ændringer."

Den hurtige reaktion på de opfølgende observationer blev muliggjort af SmartNet-fællesskabet. Dette omfattede vigtige bidrag fra ESAs XMM-Newton og NASAs NuSTARand Swift rumteleskoper, og det jordbaserede Southern Astrophysical Research Telescope, Faulkes teleskoper nord og syd og Las Cumbres -observatoriet.