Billedkredit: Chandra
Mange af de stjerner, som vi ser i kugleformede stjerneklynger, er faktisk binære stjerner, der dannes, når to stjerner bliver fanget i hinandens tyngdekraft. Chandra kan registrere den unikke røntgenunderskrift, som en neutronstjerne afgiver, som er usynlig i et optisk teleskop. Forskningen ser ud til at indikere, at disse neutronstjernebinarier danner meget mere almindeligt i kugleformede klynger end i andre dele af en galakse.
NASAs Chandra røntgenobservatorium har bekræftet, at nære møder mellem stjerner danner røntgenstrålende, dobbeltstjernersystemer i tæt kugleformet stjerneklynge. Disse røntgenbinarier har en anden fødselsproces end deres kusiner uden for kugleformede klynger og bør have en dyb indflydelse på klyngens udvikling.
Et team af forskere ledet af David Pooley fra Massachusetts Institute of Technology i Cambridge udnyttede Chandras unikke evne til præcist at finde og løse individuelle kilder for at bestemme antallet af røntgenkilder i 12 kugleformede klynger i vores Galaxy. De fleste af kilderne er binære systemer, der indeholder en sammenbrudt stjerne, såsom en neutronstjerne eller en hvid dværgstjerne, der trækker stof fra en normal, sollignende ledsagerstjerne.
”Vi fandt, at antallet af røntgenbinarier er tæt korreleret med antallet af møder mellem stjerner i klyngerne,” sagde Pooley. ”Vores konklusion er, at binærerne dannes som en konsekvens af disse møder. Det er et tilfælde af ikke at pleje naturen. ”
En lignende undersøgelse ledet af Craig Heinke fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass., Bekræftede denne konklusion og viste, at ca. 10 procent af disse binære røntgensystemer indeholder neutronstjerner. De fleste af disse neutronstjerner er normalt stille og bruger mindre end 10% af deres tid aktivt på fodring fra deres ledsager.
En kugleformet klynge er en kugleformet samling af hundreder af tusinder eller endda millioner af stjerner, der svirrer rundt om hinanden i en gravitationsbundet stjernebik, der er omkring hundrede lysår i diameter. Stjernerne i en kugleformet klynge er ofte kun omkring en tiendedel af et lysår fra hinanden. Til sammenligning er den nærmeste stjerne til Solen, Proxima Centauri, 4,2 lysår væk.
Når så mange stjerner bevæger sig så tæt sammen, forekommer interaktioner mellem stjerner ofte i kugleformede klynger. Stjernerne, mens de sjældent kolliderer, kommer tæt nok til at danne binære stjernesystemer eller får binære stjerner til at udveksle partnere i indviklede danse. Dataene antyder, at binære røntgenstrålesystemer dannes i tætte klynger, der er kendt som kugleformede klynger ca. en gang om dagen et sted i universet.
Observationer fra NASAs Uhuru røntgen satellit i 1970'erne viste, at kugleformede klynger syntes at indeholde et uforholdsmæssigt stort antal binære røntgenkilder sammenlignet med Galaxy som helhed. Normalt er kun én ud af en milliard stjerner medlem af et binært røntgensystem, der indeholder en neutronstjerne, mens fraktionen i kugleklynger er mere som en ud af en million.
Den nuværende forskning bekræfter tidligere antydninger om, at chancen for dannelse af et binært røntgenstrålesystem dramatisk øges med overbelastningen i en kugleformet klynge. Under disse forhold kan to processer, kendt som tre-stjernet udvekslingskollisioner, og tidevandsfangst, føre til tusind gange stigning i antallet af røntgenkilder i kugleformede klynger.
I en udvekslingskollision støder en ensom neutronstjerne på et par almindelige stjerner. Neutronstjernens intense tyngdekraft kan inducere den mest massive almindelige stjerne til at "skifte partnere" og parre sig sammen med neutronstjernen, mens den lysere stjerne kastes ud.
En neutronstjerne kunne også gøre en græsningskollision med en enkelt normal stjerne, og den intense tyngdekraft af neutronstjernen kunne forvrænge tyngdekraften af den normale stjerne i processen. Energien, der går tabt i forvrængningen, kunne forhindre den normale stjerne i at flygte fra neutronstjernen, hvilket fører til det, der kaldes tidevandsfangst.
"Ud over at løse et langvarigt mysterium, giver Chandra-data en mulighed for en dybere forståelse af den kugleformede klyngeudvikling," sagde Heinke. ”F.eks. Kunne energien, der frigøres i dannelsen af tæt binære systemer, holde de centrale dele af klyngen i at kollapse og danne et massivt sort hul.”
NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet til Office of Space Science, NASA's hovedkvarter, Washington. Northrop Grumman fra Redondo Beach, Californien, tidligere TRW, Inc., var den største udviklingsentreprenør for observatoriet. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer videnskab og flyveoperationer fra Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Original kilde: Chandra News Release
