Chandra finder stjerneduoer forvist fra galakser

Forskere har fundet beviser for, at par stjerner er blevet smidt ud af deres værtsgalakser. Denne opdagelse, lavet ved hjælp af data fra NASAs Chandra X-ray Observatory, er et af de tydeligste eksempler på, at stjernepar er blevet fordrevet fra deres galaktiske base.

Astronomer bruger udtrykket "binært" system til at henvise til par af stjerner, der kredser om hinanden. Disse stjernepar kan bestå af kombinationer af stjerner som vores sol, eller mere eksotiske og tættere varianter som neutronstjerner eller endda sorte huller.

Neutronstjerner dannes, når en massiv stjerne eksploderer som en supernova, og stjernens kerne kollapser på sig selv. Under visse betingelser, disse gigantiske eksplosioner, der skaber neutronstjernen, er ikke symmetriske. Rekyleffekten kan sparke stjernen med en sådan kraft, at den fordrives fra galaksen, hvor den opholder sig. Disse nye Chandra-resultater viser, at nogle gange er en ledsagerstjerne også tvunget til at forlade galaksen.

"Det er ligesom en gæst, der bliver bedt om at forlade en fest med en bøvlet ven, " sagde Xiangyu Jin fra McGill University i Montreal, Canada, der ledede undersøgelsen. "Den ledsagende stjerne i denne situation bliver trukket ud af galaksen, simpelthen fordi den er i kredsløb med stjernen, der blev supernova."

Hvordan leder astronomerne efter disse forviste par? Hvis ledsagerstjernen er tæt nok på, så vil stof fra det hvirvle mod den tættere neutronstjerne og danne en skive omkring neutronstjernen. De stærke gravitationskræfter fra neutronstjernen får materialet i denne skive til at bevæge sig hurtigere, når det nærmer sig neutronstjernen, og friktionskræfter i skiven opvarmer den gasformige skive til titusinder af grader. Ved disse temperaturer, disken lyser i røntgenlys.

Jin og hendes samarbejdspartnere fandt signaturer af såkaldte røntgen-binærer uden for galakser i en omfattende undersøgelse af Fornax-galaksehoben lavet med Chandra-data taget mellem 1999 og 2015. Denne hob er relativt nærliggende i en afstand på omkring 60 millioner lys- år fra Jorden i stjernebilledet, der deler sit navn.

Ved at kombinere det store Chandra-datasæt med optiske observationer, forskere lavede en optælling af røntgenkilder inden for omkring 600, 000 lysår af den centrale galakse i Fornax-hoben. Astronomer konkluderede, at omkring 30 kilder i Fornax-hoben sandsynligvis var par stjerner, der var blevet smidt ud af midten af ​​deres værtsgalakser.

"I stedet for at være bundet til en bestemt galakse, disse par stjerner eksisterer nu i rummet mellem galakser, eller er på vej ud af deres hjemlige galakse, " sagde medforfatter Meicun Hou, fra Nanjing University i Kina.

Holdet fandt også omkring 150 kilder, der ser ud til at være uden for stjernegrænserne for galakserne i hoben. Disse blev bestemt, imidlertid, at have anden oprindelse end udvisning. En mulighed er, at de opholder sig i glorierne, eller langt ydre rækker, af Fornax-hobens centrale galakse, hvor de blev dannet. En anden mulighed er, at de er binære røntgenstråler, der blev trukket væk fra en galakse af tyngdekraften fra en nærliggende galakse under en forbiflyvning, eller X-ray binære filer efterladt som en del af resterne af en galakse strippet for de fleste af sine stjerner ved en galaktisk kollision. Sådanne interaktioner forventes at være relativt almindelige i en overfyldt region som den i Fornax-klyngen.

"Dette er som afslutningen på en fest, hvor de fremmødte går i forskellige retninger, og kun værterne er tilbage, " sagde medforfatter Zhenlin Zhu, også fra Nanjing University. "I tilfældet med Fornax, det ekstreme tilfælde er, at de oprindelige galakser ikke rigtig eksisterer mere."

Chandra-observationerne involverede en samlet eksponeringstid på 15 dage, gør det muligt for teamet at opdage 1, 177 røntgenkilder inden for deres søgeområde, som dækker 29 galakser i Fornax-hoben. Holdet vurderede, hvor mange af disse kilder, der sandsynligvis tilhører galakser i hoben, og hvor mange er meget fjernere kilder, der ikke er indeholdt i klyngen. Dette efterlod dem med omkring 180 kilder placeret et godt stykke uden for de vigtigste stjerneområder i galakser i hoben.

"Selvom vi er meget spændte på, hvad vi fandt, vores data tyder på, at der kan være mange flere af disse fordrevne binære filer, der er for svage til at kunne ses i Chandra-dataene, " sagde medforfatter Zhiyuan Li, også fra Nanjing University. "Vi får brug for længere Chandra-observationer for at opdage denne population af svagere kilder."

Et papir, der beskriver disse resultater, udkommer den 1. maj, 2019 udgave af The Astrofysisk tidsskrift og er tilgængelig online.