In 1887, De Amerikaanse astronoom Lewis Swift ontdekte een gloeiende wolk, of nevel, dat bleek een klein sterrenstelsel te zijn op ongeveer 2,2 miljoen lichtjaar van de aarde. Vandaag, het staat bekend als de "starburst" melkweg IC 10, verwijzend naar de intense stervormingsactiviteit die daar plaatsvindt.

Meer dan honderd jaar na de ontdekking van Swift, astronomen bestuderen IC 10 met de krachtigste telescopen van de 21e eeuw. Nieuwe waarnemingen met NASA's Chandra X-ray Observatory onthullen veel paren sterren die op een dag de bronnen kunnen worden van misschien wel het meest opwindende kosmische fenomeen dat de afgelopen jaren is waargenomen:zwaartekrachtsgolven.

Door Chandra-waarnemingen van IC 10 over een decennium te analyseren, astronomen hebben meer dan een dozijn zwarte gaten en neutronensterren gevonden die zich voeden met gas van jonge, enorme stellaire metgezellen. Dergelijke dubbelstersystemen staan ​​bekend als "röntgendubbelsterren" omdat ze grote hoeveelheden röntgenlicht uitzenden. Terwijl een massieve ster rond zijn compacte metgezel draait, ofwel een zwart gat of een neutronenster, materiaal kan van de reuzenster worden weggetrokken om een ​​schijf van materiaal rond het compacte object te vormen. Wrijvingskrachten verhitten het invallende materiaal tot miljoenen graden, het produceren van een heldere röntgenbron.

Wanneer de enorme begeleidende ster geen brandstof meer heeft, het zal een catastrofale ineenstorting ondergaan die een supernova-explosie zal veroorzaken, en laat een zwart gat of neutronenster achter. Het eindresultaat is twee compacte objecten:ofwel een paar zwarte gaten, een paar neutronensterren, of een zwart gat en een neutronenster. Als de scheiding tussen de compacte objecten na verloop van tijd klein genoeg wordt, ze zullen zwaartekrachtgolven produceren. Overuren, de grootte van hun baan zal krimpen totdat ze samensmelten. LIGO heeft de afgelopen twee jaar drie voorbeelden gevonden van paren van zwarte gaten die op deze manier samensmelten.

Starburst-sterrenstelsels zoals IC 10 zijn uitstekende plaatsen om naar röntgendubbelsterren te zoeken, omdat ze snel sterren produceren. Veel van deze pas geboren sterren zullen paren van jonge en massieve sterren zijn. De meest massieve van het paar zal sneller evolueren en een zwart gat of een neutronenster achterlaten die samenwerkt met de resterende massieve ster. Als de scheiding van de sterren klein genoeg is, een binair röntgensysteem zal worden geproduceerd.

Dit nieuwe samengestelde beeld van IC 10 combineert röntgengegevens van Chandra (blauw) met een optisch beeld (rood, groente, blauw) genomen door amateurastronoom Bill Snyder van het Heavens Mirror Observatory in Sierra Nevada, Californië. De röntgenbronnen die door Chandra zijn gedetecteerd, lijken donkerder blauw dan de sterren die in optisch licht worden gedetecteerd.

De jonge sterren in IC 10 lijken precies de juiste leeftijd te hebben om een ​​maximale hoeveelheid interactie tussen de massieve sterren en hun compacte metgezellen te geven, produceren de meeste röntgenbronnen. Als de systemen jonger waren, dan hadden de massieve sterren geen tijd gehad om supernova te gaan en een neutronenster of zwart gat te produceren, of de baan van de massieve ster en het compacte object zouden geen tijd hebben gehad om voldoende te krimpen om de massaoverdracht te laten beginnen. Als het sterrenstelsel veel ouder was, dan zouden beide compacte objecten waarschijnlijk al gevormd zijn. In dit geval is overdracht van materie tussen de compacte objecten onwaarschijnlijk, het voorkomen van de vorming van een röntgenstraling uitzendende schijf.

Chandra detecteerde 110 röntgenbronnen in IC 10. meer dan veertig worden ook gezien in optisch licht en 16 hiervan bevatten "blauwe superreuzen", welke zijn het type jongeren, enorm, hete sterren die eerder zijn beschreven. De meeste andere bronnen zijn röntgendubbelsterren met minder zware sterren. Verschillende van de objecten vertonen een sterke variabiliteit in hun röntgenstraling, indicatief voor gewelddadige interacties tussen de compacte sterren en hun metgezellen.

Een paar artikelen die deze resultaten beschrijven, werden op 10 februari gepubliceerd, 2017-editie van The Astrophysical Journal en is hier en hier online beschikbaar. De auteurs van de studie zijn Silas Laycock van het UMass Lowell's Center for Space Science and Technology (UML); Rigel Capallo, een afgestudeerde student aan UML; Dimitris Christodoulou van UML; Benjamin Williams van de Universiteit van Washington in Seattle; Breanna Binder van de California State Polytechnic University in Pomona; en, Andrea Prestwich van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massa.