science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Minder metaal, meer röntgenstralen:nieuw onderzoek ontgrendelt de sleutel tot hoge helderheid van zwarte gaten

Α Hubble Space Telescope-opname van het sterrenstelsel NGC 922, met de regio's met intense stervorming (rode kleur). De paarse contouren tonen de röntgenstraling, gebaseerd op waarnemingen met het Chandra X-ray Observatory. De locatie van de heldere ULX's wordt aangegeven door de cirkels, die gebieden met intense stervormingsactiviteit bezetten.

Een recent artikel gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , onder leiding van Dr. Kostas Kouroumpatzakis, van het Instituut voor Astrofysica bij de Stichting voor Onderzoek en Technologie, Hellas (IA-FORTH), en de Universiteit van Kreta, geeft nieuwe inzichten in het verband tussen de röntgenhelderheid van opgroeiende zwarte gaten en neutronensterren en de samenstelling van de stellaire populaties waarmee ze geassocieerd zijn. Dit onderzoek werd uitgevoerd aan het Instituut voor Astrofysica van FORTH en de Universiteit van Kreta.

Dit werk toonde voor het eerst aan dat verschillende regio's van een melkwegstelsel zeer verschillende hoeveelheden metalen bevatten en tegelijkertijd jonge stellaire populaties van zeer vergelijkbare leeftijden herbergen. Het belangrijkste resultaat, echter, is dat metaalarme gebieden een hogere röntgenhelderheid hebben.

Deze studie richt zich op het nabije sterrenstelsel NGC922 (Figuur 1), een zogenaamd "ringstelsel, " met een indrukwekkende ring van sterren en gas gevormd na de frontale botsing tussen een dwerg en een groter spiraalstelsel. De sterren die door de ontmoeting zijn geproduceerd, hebben in feite dezelfde leeftijd, waardoor we de vormingssnelheid van stellaire overblijfselen zoals achtergaten en neutronensterren kunnen onderzoeken.

Door gebruik te maken van spectroscopische gegevens van de ESO-telescopen laat dit werk voor het eerst zien dat er significante variaties zijn in de metalliciteit (d.w.z. de hoeveelheid elementen zwaarder dan waterstof en helium) tussen verschillende regio's van dit sterrenstelsel. Verder, deze gegevens in combinatie met waarnemingen van de Hubble-ruimtetelescoop toonden aan dat dezelfde regio's, ondanks hun verschillende metalliciteit, gastheer voor jonge stellaire populaties van zeer vergelijkbare leeftijden. De sterren zijn net geboren:ze zijn jonger dan ~10 miljoen jaar.

"Het belangrijkste resultaat van dit werk, echter, afkomstig is van de röntgenstraling in deze regio's zoals gemeten met het Chandra X-ray Observatory, die de populaties van zwarte gaten en neutronensterren onderzoekt die zijn achtergelaten nadat de massieve sterren hun leven hebben beëindigd, vaak gevonden in binaire stellaire systemen", zegt Dr. K. Kouroumpatzakis. "De regio's met een lagere metalliciteit hebben een hogere röntgenhelderheid." sommige van deze regio's herbergen een aantal ultralumineuze röntgenbronnen, raadselachtige bronnen die een helderheid produceren die veruit de typische helderheid van oplopende zwarte gaten en neutronensterren (algemeen bekend als röntgendubbelsterren) die in onze Melkweg worden waargenomen, overtreft.

Hoewel een vergelijkbare trend was waargenomen bij het vergelijken van verschillende sterrenstelsels, dit is de eerste keer dat het binnen hetzelfde sterrenstelsel wordt gemeten. Het is daarom mogelijk om de rol van metalliciteit ondubbelzinnig te onderscheiden van het effect van de leeftijd van stellaire populaties.

Deze resultaten zijn van cruciaal belang voor het begrijpen van het effect van metalliciteit op de vorming en evolutie van binaire röntgensystemen. "Dit is een zeer actief studiegebied omdat het cruciale informatie levert voor de vorming van binaire systemen van massieve stellaire overblijfselen zoals die die zwaartekrachtgolfgebeurtenissen produceren, en omdat binaire röntgensystemen mogelijk een belangrijke rol hebben gespeeld in het vroege heelal (toen het slechts ~3% van zijn huidige leeftijd was) en de daaropvolgende vorming van sterrenstelsels beïnvloedden, " concludeerde Dr. Kouroumpatzakis.

Deze studie combineerde gegevens voor het nabijgelegen sterrenstelsel NGC922 van NASA's Chandra-röntgenobservatorium (röntgengegevens), de Hubble-ruimtetelescoop (optische beeldvorming), de Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE; infrarood), en de New-Technology Telescope (NTT) van de European Southern Observatory (ESO; optische spectra). Het werd ondersteund door de European Research Council en de Marie Skłodowska-Curie RISE Action.