Een mysterieuze flits van röntgenstralen is ontdekt door NASA's Chandra X-ray Observatory in het diepste röntgenbeeld dat ooit is verkregen. Deze bron komt waarschijnlijk van een soort destructieve gebeurtenis, maar het kan van een variëteit zijn die wetenschappers nog nooit eerder hebben gezien.

De röntgenbron werd oorspronkelijk in oktober 2014 ontdekt door Bin Luo, een postdoctoraal onderzoeker in Penn State; Niel Brandt, de Verne M. Willaman hoogleraar astronomie en astrofysica en hoogleraar natuurkunde aan Penn State; en Franz Bauer, een universitair hoofddocent astrofysica aan de Pauselijke Katholieke Universiteit van Chili in Santiago, Chili. Luo is sindsdien overgestapt van Brandt's groep om hoogleraar astronomie en ruimtewetenschap te worden aan de Nanjing University in China, en Bauer was een postdoctoraal onderzoeker in de groep van Brandt van 2000 tot 2003. De gegevens werden verzameld met behulp van de Advanced CCD Imaging Spectrometer op Chandra, een instrument bedacht en ontworpen door een team onder leiding van Penn State Evan Pugh, emeritus hoogleraar astronomie en astrofysica Gordon Garmire.

"Deze opvlammende bron was een geweldige verrassingsbonus die we per ongeluk ontdekten tijdens onze pogingen om het slecht begrepen rijk van het ultra-zwakke röntgenuniversum te verkennen, " zei Brandt. "We hebben absoluut geluk gehad met deze vondst en hebben nu een opwindend nieuw voorbijgaand fenomeen om in de komende jaren te verkennen."

Gelegen in een gebied van de lucht dat bekend staat als het Chandra Deep Field-South (CDF-S), de röntgenbron heeft opmerkelijke eigenschappen. Vóór oktober 2014, deze bron werd niet gedetecteerd in röntgenfoto's, maar toen barstte het los en werd het minstens een factor 1, 000 helderder in een paar uur. Na ongeveer een dag, de bron was volledig onder de gevoeligheid van Chandra vervaagd.

Duizenden uren aan oude gegevens van de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen hebben geholpen om te bepalen dat de gebeurtenis afkomstig was van een flauwte, klein sterrenstelsel op ongeveer 10,7 miljard lichtjaar van de aarde. Voor een paar minuten, de röntgenbron produceerde duizend keer meer energie dan alle sterren in dit sterrenstelsel.

"Sinds het ontdekken van deze bron, we hebben geworsteld om de oorsprong ervan te begrijpen, "zei Bauer. "Het is alsof we een puzzel hebben, maar we hebben niet alle stukjes."

Twee van de drie belangrijkste mogelijkheden om de röntgenbron te verklaren, roepen gammastraaluitbarstingen (GRB) op. GRB's zijn straalexplosies die worden veroorzaakt door de ineenstorting van een massieve ster of door de samensmelting van een neutronenster met een andere neutronenster of een zwart gat. Als de jet naar de aarde wijst, een uitbarsting van gammastraling wordt gedetecteerd. Naarmate de straal groter wordt, het verliest energie en produceert zwakkere, meer isotrope straling bij röntgenstralen en andere golflengten.

Mogelijke verklaringen voor de CDF-S röntgenbron, volgens de onderzoekers zijn een GRB die niet naar de aarde is gericht, of een GRB die voorbij het kleine sterrenstelsel ligt. Een derde mogelijkheid is dat een middelgroot zwart gat een witte dwergster heeft verscheurd.

"Geen van deze ideeën past perfect bij de gegevens, " zei co-auteur Ezequiel Treister, ook van de Pauselijke Katholieke Universiteit, "maar dan opnieuw, we hebben zelden of nooit een van de voorgestelde mogelijkheden in feitelijke gegevens gezien, dus we begrijpen ze helemaal niet goed."

De mysterieuze röntgenbron werd niet gezien tijdens de twee-en-een-halve maand blootstellingstijd die Chandra het CDF-S-gebied heeft waargenomen, die zich over de afgelopen 17 jaar heeft verspreid. Bovendien, er zijn nog geen soortgelijke gebeurtenissen gevonden in Chandra-waarnemingen van andere delen van de lucht.

Deze röntgenbron in de CDF-S heeft andere eigenschappen dan de tot nu toe onverklaarde variabele röntgenbronnen die in de elliptische sterrenstelsels NGC 5128 en NGC 4636 zijn ontdekt door Jimmy Irwin van de University of Alabama en medewerkers van de University of Alabama en medewerkers. Vooral, de CDF-S-bron wordt waarschijnlijk geassocieerd met de volledige vernietiging van een neutronenster of witte dwerg, en is ongeveer 100, 000 keer helderder in röntgenstralen. Het bevindt zich ook in een veel kleiner en jonger gaststelsel, en wordt alleen gedetecteerd tijdens een enkele, uitbarsting van enkele uren.

"We hebben misschien een volledig nieuw type catastrofale gebeurtenis waargenomen, " zei co-auteur Kevin Schawinski, van ETH Zürich in Zwitserland. "Wat het ook is, er zijn veel meer waarnemingen nodig om te bepalen wat we zien."

Aanvullende zeer gerichte zoekopdrachten door het Chandra-archief en die van ESA's XMM-Newton en NASA's Swift-satelliet kunnen meer voorbeelden van dit type variabel object aan het licht brengen die tot nu toe onopgemerkt zijn gebleven. Toekomstige röntgenwaarnemingen door Chandra en andere röntgenobservatoria, zoals de geplande Chinese Einstein-sonde, kunnen hetzelfde fenomeen ook van andere objecten onthullen.

Als de röntgenbron werd veroorzaakt door een GRB veroorzaakt door de fusie van een neutronenster met een zwart gat of een andere neutronenster, dan zouden er ook zwaartekrachtsgolven zijn ontstaan. . Als zo'n gebeurtenis dichter bij de aarde zou plaatsvinden, het kan worden gedetecteerd met de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

Een diepgaand document waarin dit resultaat wordt beschreven, verschijnt in het juni 2017-nummer van: Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society en is online beschikbaar.

De oorspronkelijke ontdekking werd kort gerapporteerd in The Astronomer's Telegram in 2014 door Luo, Brandt, en Bauer.