Astronomer får øje på en fjern og ensom neutronstjerne

Astronomer har opdaget en særlig slags neutronstjerne for første gang uden for Mælkevejen, ved hjælp af data fra NASAs Chandra X-ray Observatory og European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) i Chile.

Neutronstjerner er de ultratætte kerner af massive stjerner, der kollapser og gennemgår en supernovaeksplosion. Denne nyligt identificerede neutronstjerne er en sjælden sort, der både har et lavt magnetfelt og ingen stjernernes følgesvend.

Neutronstjernen er placeret i resterne af en supernova - kendt som 1E 0102.2-7219 (forkortet E0102) - i den lille magellanske sky, ligger 200, 000 lysår fra Jorden.

Dette nye sammensatte billede af E0102 giver astronomer mulighed for at lære nye detaljer om dette objekt, der blev opdaget for mere end tre årtier siden. På dette billede, Røntgenbilleder fra Chandra er blå og lilla, og synlige lysdata fra VLTs Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument er lyse røde. Yderligere data fra Hubble-rumteleskopet er mørkerøde og grønne.

Iltrige supernova-rester som E0102 er vigtige for at forstå, hvordan massive stjerner sammensmelter lettere grundstoffer til tungere, før de eksploderer. Set op til et par tusinde år efter den oprindelige eksplosion, iltrige rester indeholder snavs, der slynges ud fra den døde stjernes indre. Dette affald (synligt som en grøn filamentær struktur i det kombinerede billede) observeres i dag slynge gennem rummet efter at være blevet udstødt med millioner af miles i timen.

Chandra-observationer af E0102 viser, at supernova-resten er domineret af en stor ringformet struktur i røntgenstråler, forbundet med supernovaens eksplosionsbølge. De nye MUSE-data afslørede en mindre ring af gas (i lys rød), der udvider sig langsommere end eksplosionsbølgen. I midten af ​​denne ring er en blå punktlignende kilde til røntgenstråler. Sammen, den lille ring og punktkilde virker som et himmelsk bull's eye.

De kombinerede Chandra- og MUSE-data tyder på, at denne kilde er en isoleret neutronstjerne, skabt i supernovaeksplosionen for omkring to årtusinder siden. Røntgenenergisignaturen, eller "spektrum, " af denne kilde er meget lig den af ​​neutronstjernerne, der er placeret i midten af ​​to andre berømte iltrige supernova-rester:Cassiopeia A (Cas A) og Puppis A. Disse to neutronstjerner har heller ikke ledsagende stjerner.

Manglen på beviser for udvidet radioemission eller pulserende røntgenstråling, typisk forbundet med hurtigt roterende højmagnetiserede neutronstjerner, indikerer, at astronomerne har detekteret røntgenstrålingen fra den varme overflade af en isoleret neutronstjerne med lave magnetfelter. Omkring ti sådanne objekter er blevet opdaget i Mælkevejen, men dette er den første opdaget uden for vores galakse.

Men hvordan endte denne neutronstjerne i sin nuværende position, tilsyneladende forskudt fra midten af ​​den cirkulære skal af røntgenstråling produceret af supernovaens eksplosionsbølge? En mulighed er, at supernovaeksplosionen fandt sted nær midten af ​​resterne, men neutronstjernen blev sparket væk fra stedet i en asymmetrisk eksplosion, med en høj hastighed på omkring to millioner miles i timen. Imidlertid, i dette scenarie, det er svært at forklare, hvorfor neutronstjernen er, i dag, så pænt omkranset af den nyligt opdagede ring af gas set ved optiske bølgelængder.

En anden mulig forklaring er, at neutronstjernen bevæger sig langsomt, og dens nuværende position er nogenlunde der, hvor supernovaeksplosionen skete. I dette tilfælde, materialet i den optiske ring kan være blevet slynget ud enten under supernovaeksplosionen, eller af den dømte stamfaderstjerne op til et par tusinde år før.

En udfordring for dette andet scenarie er, at eksplosionsstedet ville være placeret et godt stykke væk fra centrum af resten som bestemt af den udvidede røntgenstråling. Dette ville indebære et særligt sæt omstændigheder for omgivelserne i E0102:f.eks. et hulrum udskåret af vinde fra stamstjernen før supernovaeksplosionen, og variationer i tætheden af ​​den interstellare gas og støv, der omgiver resten.

Fremtidige observationer af E0102 ved røntgen, optisk, og radiobølgelængder skulle hjælpe astronomer med at løse dette spændende nye puslespil, som den ensomme neutronstjerne udgør.

Et papir, der beskriver disse resultater, blev offentliggjort i april-udgaven af Natur Astronomi , og er tilgængelig online.