Det er ikke nøjagtigt en organdonor, men en stjerne i retning af den hyperbefolkede kerne af Mælkevejen, der donerer noget af dens masse til en sovende nabo. Resultatet? Den sovende nabo sprang tilbage til livet med et røntgenbillede fanget af ESAs INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) rumobservatorium.
"INTEGRAL fangede et unikt øjeblik i fødslen af et sjældent binært system" - Enrico Bozzo, Universitetet i Genève.
Naboerne er sandsynligvis blevet parret sammen i milliarder af år, hvilket ikke i sig selv er bemærkelsesværdigt: stjerner lever ofte i binære par. Men det par, der blev opdaget af INTEGRAL den 13. august 2017, er meget usædvanligt. Donorstjernen er en rød kæmpe, og modtageren er en neutronstjerne. Indtil videre kender astronomer kun 10 af disse par, kaldet 'symbiotiske røntgenbinarier'.
For at forstå, hvad der sker mellem disse naboer, er vi nødt til at se på stjernernes udvikling.
Donorstjernen er i sin røde gigantfase. Det er når en stjerne i samme masseområde som vores stjerne når den senere fase af sit liv. Da dens masse er udtømt, kan tyngdekraften ikke holde stjernen sammen på samme måde som den har i den tidlige del af sit liv. Stjernen ekspanderer udad med millioner af kilometer. Når det gør det, kaster det stjernemateriale fra dets ydre lag i en solvind, der kører adskillige hundreder af km / sek.
Dens nabo er i en anden tilstand. Det er en stjerne, der havde en indledende masse på omkring 25 til 30 gange solen. Når en stor stjerne nærmer sig slutningen af sit liv, lider den af en anden skæbne. Stjerner denne store lever hurtigt og brænder hurtigt gennem deres brændstof. Derefter eksploderer de som supernovaer, i dette tilfælde efterlader et lig liggende. I det binære system, der er fanget af INTEGRAL, er liget en roterende neutronstjerne med et magnetfelt.
Neutronstjerner er tæt. Faktisk er de nogle af de tætteste stjernelige genstande, vi kender, og pakker så meget masse som halvanden af vores soler i et objekt, der kun er ca. 10 km over.
Når den røde gigants stjernevind mødte neutronstjernen, sænkede neutronstjernen sin omdrejningshastighed og brast ud i livet og udsendte røntgenstråler med høj energi.
”INTEGRAL fangede et unikt øjeblik i fødslen af et sjældent binært system,” siger Enrico Bozzo fra University of Geneva og hovedforfatter af papiret, der beskriver opdagelsen. "Den røde kæmpe frigav en tilstrækkelig tæt langsom vind til at fodre sin neutronstjerne-ledsager, hvilket førte til højenergiemission fra den døde stjernekerne for første gang."
Efter at INTEGRAL opdagede røntgenstrålingen fra binæren, fulgte andre observationer hurtigt. ESAs XMM Newton og NASAs NuSTAR og Swift rumteleskoper fik arbejde sammen med jordbaserede teleskoper. Disse observationer bekræftede, hvad de første observationer viste: dette er et meget ejendommeligt par stjerner.
”… Vi tror, vi så røntgenstrålerne tænde for første gang.” - Erik Kuulkers, ESA INTEGRAL projektforsker.
Neutronstjernen roterer meget langsomt og tager cirka 2 timer at dreje, hvilket er bemærkelsesværdigt, da andre neutronstjerner kan rotere mange gange i sekundet. Neutronstjernens magnetfelt var også meget stærkere end forventet. Men magnetfeltet omkring en neutronstjerne menes at blive svækket over tid, hvilket gør dette til en relativt ung neutronstjerne. Og en rød gigant er gammel, så dette er en meget underlig parring af gammel rød gigant med en ung neutronstjerne.
En mulig forklaring er, at neutronstjernen ikke dannede sig fra en supernova, men fra en hvid dværg. I det scenarie ville den hvide dværg have kollapset i en neutronstjerne efter en meget lang periode med fodring af materiale fra den røde kæmpe. Det ville forklare forskellen i aldre mellem de to stjerner i systemet.
”Disse genstande er forvirrende,” siger Enrico. ”Det kan være, at enten det neutronstjernemagnetiske felt ikke forfalder i det væsentlige med tiden, eller den neutronstjerne, der faktisk dannes senere i det binære systems historie. Det ville betyde, at den kollapsede fra en hvid dværg til en neutronstjerne som et resultat af at fodre den røde kæmpe over lang tid, snarere end at blive en neutronstjerne som et resultat af en mere traditionel supernovaeksplosion af en kortvarig massiv stjerne. ”
Det næste spørgsmål er, hvor længe vil denne proces vare? Er det kortvarig eller begynder et langvarigt forhold?
”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, ESAs INTEGRAL projektforsker. ”Vi vil fortsætte med at se, hvordan det opfører sig, hvis det bare er en lang" burp "af vinde, men indtil videre har vi ikke set nogen markante ændringer.”
INTEGRAL rumobservatorium blev lanceret i 2002 for at studere nogle af de mest energiske fænomener i universet. Det fokuserer på ting som sorte huller, neutronstjerner, aktive galaktiske kerner og supernovaer. INTEGRAL er en europæisk rumfartsmission i samarbejde med De Forenede Stater og Rusland. Dens forventede slutdato er december 2018.
