Astronomer, der holder øje med en supernovaeksplosion i den nærliggende galakse M83, i stedet var vidne til en vidunderlig eksplosion af en anden type: en ny ultraluminøs røntgenkilde eller ULX. I hvad forskere kalder et ”usædvanligt udbrud”, steg ULX i M83 i røntgenlysstyrke med mindst 3.000 gange, en af de største ændringer i røntgenstråler nogensinde set for denne type objekt.
”Opblussen af denne ULX overraskede os og var et sikkert tegn på, at vi havde opdaget noget nyt om den måde, hvorpå sorte huller vokser,” sagde Roberto Soria fra Curtin University i Australien, der ledede den nye undersøgelse.
Forskerne siger, at denne eksplosion giver direkte bevis for en bestand af gamle, flygtige stjernersorte huller og giver ny indsigt i arten af en mystisk klasse af sorte huller, der kan producere så meget energi i røntgenstråler, som en million soler udstråler på alle bølgelængder .
Astrofysiker Bill Blair fra Johns Hopkins University skriver i Chandra-bloggen, ”Et sjovt ting skete, mens de ventede på den næste Supernova i M83,” sagde denne galakse, også kendt som den sydlige pinwheel-galakse, ”er en fantastisk gave fra naturen. Med 15 millioner lysår væk er det faktisk en af de tættere galakser (kun 7-8 gange længere væk end Andromeda-galaksen), men det ser ud som næsten nøjagtigt ansigtet, hvilket giver jordboerne en fantastisk udsigt over dens smukke spiralarme og aktiv stjernedannende kerne. ”
M83 har genereret seks observerede supernovaer siden 1923, men den sidste set var i 1983. ”Vi er forfaldne til en ny supernova!” Blair skrev.
Så mange astronomer har observeret M83 i håb om at få øje på en ny supernova, men i stedet så et dramatisk spring i røntgenlysstyrken, som ifølge forskerne sandsynligvis forekom på grund af en pludselig stigning i mængden af materiale, der falder ned i det sorte hul.
En ULX kan afgive flere røntgenstråler end de fleste "normale" binære systemer, hvor en ledsagerstjerne er i kredsløb omkring en neutronstjerne eller sort hul. Den superstørrede røntgenemission antyder, at ULX'er indeholder sorte huller, der måske er meget mere massive end dem, der findes andre steder i vores galakse.
De ledsagende stjerner til ULX’erne, når de identificeres, er som regel unge, massive stjerner, hvilket antyder, at deres sorte huller også er unge. Den seneste forskning giver imidlertid direkte bevis for, at ULX'er kan indeholde meget ældre sorte huller, og at nogle kilder kan være blevet forkert identificeret som unge.
Observationer af M83 blev foretaget over en periode på flere år med Chandra. Der blev ikke fundet noget tegn på ULX i historiske røntgenbilleder, der blev lavet med Einstein-observatoriet i 1980, ROSAT i 1994, Det Europæiske Rumorganisations XMM-Newton i 2003 og 2008, NASAs Swift-observatorium i 2005, Magellan Telescope-observationer i april 2009 eller i et Hubble-billede opnået i august 2009.
Men i 2011 brugte Soria og hans kolleger optiske billeder fra Gemini-observatoriet og NASAs Hubble-rumteleskop og så en lyseblå kilde i placeringen af røntgenkilden.
Manglen på en blå kilde i de tidligere billeder indikerer, at det sorte huls ledsagerstjerne er svagere, rødere og har en meget lavere masse end de fleste af de ledsagere, der tidligere har været direkte knyttet til ULX'er. Den lyse, blå optiske emission, der blev set i 2011, må have været forårsaget af en dramatisk ophobning af mere materiale fra ledsagerstjernen.
”Hvis ULX kun var blevet observeret under sit højeste punkt på røntgenemission i 2010, kunne systemet let have taget fejl af et sort hul med en massiv, meget yngre stjernekammerat, ca. 10 til 20 millioner år gammel,” sagde co -forfatter Blair.
Ledsageren til det sorte hul i M83 er sandsynligvis en rød gigantisk stjerne mindst 500 millioner år gammel, med en masse mindre end fire gange solens. Teoretiske modeller for udviklingen af stjerner antyder, at det sorte hul skulle være næsten lige så gammelt som dets ledsager.
En anden ULX indeholdende et flygtigt, gammelt sort hul blev for nylig opdaget i Andromeda-galaksen af et team ledet af Amanpreet Kaur fra Clemson University, der blev offentliggjort i februar 2012-udgaven af Astronomy and Astrophysics. Matthew Middleton og kolleger fra University of Durham rapporterede mere information i udgaven af marts 2012 af de månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society. De brugte data fra Chandra, XMM-Newton og HST for at vise ULX er meget variabel og ledsageren er en gammel, rød stjerne.
"Med disse to objekter bliver det klart, at der er to klasser af ULX, den ene indeholder unge, vedvarende voksende sorte huller, og den anden indeholder gamle sorte huller, der vokser uberørt," sagde Kip Kuntz, medforfatter til det nye M83-papir, også fra Johns Hopkins University. ”Vi var meget heldige at observere M83-objektet på lige det rigtige tidspunkt til at foretage før og efter sammenligning.”
Et papir, der beskriver disse resultater, vises i den 10. maj nummer af The Astrophysical Journal.
Kilder: NASA, Chandra Blog
