Helderblauwe en groene knallen in deze afbeelding van het Vuurwerkstelsel (NGC 6946) tonen de locaties van extreem heldere bronnen van röntgenlicht die zijn vastgelegd door NASA's NuSTAR-ruimteobservatorium. Gegenereerd door enkele van de meest energetische processen in het universum, deze röntgenbronnen zijn zeldzaam in vergelijking met de vele zichtbare lichtbronnen in het achtergrondbeeld. Een nieuwe studie, gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift , biedt enkele mogelijke verklaringen voor de verrassende verschijning van de groene bron nabij het centrum van de melkweg, die in zicht kwam en binnen een paar weken verdween.

Het primaire doel van de NuSTAR-waarnemingen was het bestuderen van de supernova - de explosie van een ster die veel massiever is dan onze zon - die verschijnt als een heldere blauwgroene vlek rechtsboven. Deze gewelddadige gebeurtenissen kunnen kort genoeg zichtbaar licht produceren om hele sterrenstelsels, bestaande uit miljarden sterren, te overtreffen. Ze genereren ook veel van de chemische elementen in ons universum die zwaarder zijn dan ijzer.

De groene klodder nabij de bodem van de melkweg was niet zichtbaar tijdens de eerste NuSTAR-waarneming, maar brandde helder aan het begin van een tweede waarneming 10 dagen later. NASA's Chandra X-ray Observatory merkte later op dat de bron, bekend als een ultralichtgevende röntgenbron, of ULX—was net zo snel verdwenen. Het object heeft sindsdien de naam ULX-4 gekregen omdat het de vierde ULX is die in dit sterrenstelsel is geïdentificeerd. Er werd geen zichtbaar licht gedetecteerd met de röntgenbron, een feit dat hoogstwaarschijnlijk de mogelijkheid uitsluit dat het ook een supernova is.

"Tien dagen is echt een korte tijd voor zo'n helder object om te verschijnen, " zei Hannah Earnshaw, een postdoctoraal onderzoeker bij Caltech in Pasadena, Californië, en hoofdauteur van de nieuwe studie. "Meestal met NuSTAR, we observeren meer geleidelijke veranderingen in de tijd, en we observeren een bron niet vaak meerdere keren snel achter elkaar. Op dit moment, we hadden het geluk dat een bron extreem snel veranderde, dat is heel spannend."

Mogelijk zwart gat

De nieuwe studie onderzoekt de mogelijkheid dat het licht afkomstig is van een zwart gat dat een ander object consumeert, zoals een ster. Als een object te dicht bij een zwart gat komt, zwaartekracht kan dat object uit elkaar trekken, het puin in een nauwe baan rond het zwarte gat te brengen. Materiaal aan de binnenrand van deze nieuw gevormde schijf begint zo snel te bewegen dat het tot miljoenen graden opwarmt en röntgenstralen uitstraalt. (Het oppervlak van de zon, ter vergelijking, is ongeveer 10, 000 graden Fahrenheit, of 5, 500 graden Celsius.)

De meeste ULX's hebben doorgaans een lange levensduur omdat ze zijn gemaakt door een dicht object, als een zwart gat, die zich voor een langere periode 'voedt' met de ster. van korte duur, of "van voorbijgaande aard, "Röntgenbronnen zoals ULX-4 zijn veel zeldzamer, dus een enkele dramatische gebeurtenis - zoals een zwart gat dat snel een kleine ster vernietigt - zou de waarneming kunnen verklaren.

Echter, ULX-4 is misschien geen eenmalig evenement, en de auteurs van het artikel onderzochten andere mogelijke verklaringen voor dit object. Eén mogelijkheid:de bron van ULX-4 zou een neutronenster kunnen zijn. Neutronensterren zijn extreem dichte objecten die zijn gevormd door de explosie van een ster die niet massief genoeg was om een ​​zwart gat te vormen. Met ongeveer dezelfde massa als onze zon, maar verpakt in een object ter grootte van een grote stad, neutronensterren kunnen, zoals zwarte gaten, materiaal aanzuigen en een snel bewegende schijf van puin creëren. Deze kunnen ook traag voedende ultralichtgevende röntgenbronnen genereren, hoewel het röntgenlicht wordt geproduceerd door middel van iets andere processen dan in ULX's die door zwarte gaten worden gecreëerd.

Neutronensterren genereren magnetische velden die zo sterk zijn dat ze "kolommen" kunnen creëren die materiaal naar het oppervlak kanaliseren. het genereren van krachtige röntgenstralen in het proces. Maar als de neutronenster bijzonder snel draait, die magnetische velden kunnen een barrière vormen, waardoor het onmogelijk is voor materiaal om het oppervlak van de ster te bereiken.

"Het zou net zoiets zijn als proberen op een carrousel te springen die met duizenden mijlen per uur ronddraait, ' zei Earnshaw.

Het barrière-effect zou voorkomen dat de ster een heldere bron van röntgenstralen is, behalve op die momenten dat de magnetische barrière kort zou kunnen wankelen, materiaal door te laten glippen en op het oppervlak van de neutronenster te vallen. Dit zou een andere mogelijke verklaring kunnen zijn voor het plotseling verschijnen en verdwijnen van ULX-4. Als dezelfde bron opnieuw zou oplichten, het zou deze hypothese kunnen ondersteunen.

"Dit resultaat is een stap in de richting van het begrijpen van enkele van de zeldzamere en extremere gevallen waarin materie aangroeit op zwarte gaten of neutronensterren, ' zei Earnshaw.