Astronomen hebben NASA's Chandra X-ray Observatory gebruikt om een ​​ring van zwarte gaten of neutronensterren te ontdekken in een melkwegstelsel op 300 miljoen lichtjaar van de aarde.

Deze ring, terwijl ze geen macht uitoefenen over Midden-Aarde, kan wetenschappers helpen beter te begrijpen wat er gebeurt als sterrenstelsels met catastrofale gevolgen op elkaar botsen.

In deze nieuwe samengestelde afbeelding van het sterrenstelsel AM 0644-741 (afgekort AM 0644), Röntgenstralen van Chandra (paars) zijn gecombineerd met optische gegevens van NASA's Hubble Space Telescope (rood, groente, en blauw). De Chandra-gegevens onthullen de aanwezigheid van zeer heldere röntgenbronnen, hoogstwaarschijnlijk binaire systemen aangedreven door een zwart gat met een stellaire massa of een neutronenster, in een opmerkelijke ring. De resultaten worden gerapporteerd in een nieuw artikel onder leiding van Anna Wolter van INAF-Osservatorio Astronomico di Brera in Milaan, Italië.

Waar komt de ring van zwarte gaten of neutronensterren in AM 0644 vandaan? Astronomen denken dat het is gemaakt toen een sterrenstelsel door de zwaartekracht in een ander sterrenstelsel werd getrokken. Het eerste sterrenstelsel veroorzaakte rimpelingen in het gas van het tweede sterrenstelsel, ben 0644, bevindt zich rechtsonder. Deze rimpelingen produceerden vervolgens een uitdijende ring van gas in AM 0644 die de geboorte van nieuwe sterren veroorzaakte. Het eerste sterrenstelsel is mogelijk het sterrenstelsel linksonder in de afbeelding.

De zwaarste van deze jonge sterren zal een kort leven leiden - in kosmische termen - van miljoenen jaren. Daarna, hun splijtstof is op en de sterren exploderen als supernova's die zwarte gaten achterlaten met een massa die typisch tussen de vijf en twintig keer die van de zon is, of neutronensterren met een massa die ongeveer gelijk is aan die van de zon.

Sommige van deze zwarte gaten of neutronensterren hebben nauwe begeleidende sterren, en hevel gas van hun stellaire partner. Dit gas valt in de richting van het zwarte gat of de neutronenster, een draaiende schijf vormend zoals water dat door een afvoer stroomt, en wordt verwarmd door wrijving. Dit oververhitte gas produceert grote hoeveelheden röntgenstraling die Chandra kan detecteren.

Hoewel een ring van zwarte gaten of neutronensterren op zichzelf al intrigerend is, er is meer aan het verhaal van AM 0644. Alle röntgenbronnen die in de ring van AM 0644 zijn gedetecteerd, zijn helder genoeg om te worden geclassificeerd als ultraluminous röntgenbronnen (ULX's). Dit is een klasse van objecten die honderden tot duizenden keren meer röntgenstraling produceren dan de meeste "normale" binaire systemen waarin een begeleidende ster in een baan rond een neutronenster of een zwart gat draait. Tot voor kort dachten de meeste astronomen dat ULX's over het algemeen zwarte gaten van stellaire massa bevatten, met de mogelijke aanwezigheid in sommige gevallen van intermediaire zwarte gaten (IMBH's) die meer dan honderd keer de massa van de zon bevatten. Echter, dit denken werd omvergeworpen toen een paar ULX's in andere sterrenstelsels, inclusief M82 en M51, bleken neutronensterren te bevatten.

Naast IMBH's zijn verschillende andere verklaringen gesuggereerd voor de intense röntgenstraling van ULX's. Ze omvatten ongewoon snelle groei van het zwarte gat of de neutronenster, of geometrische effecten die voortvloeien uit het trechteren van invallend materiaal langs magnetische veldlijnen.

De identiteit van de individuele ULX's in AM 0644 is momenteel niet bekend. Ze kunnen een mengsel zijn van zwarte gaten en neutronensterren, en het is ook mogelijk dat het allemaal zwarte gaten of allemaal neutronensterren zijn.

Niet alle röntgenbronnen in de afbeelding bevinden zich in de ring van AM 0644. Een van de bronnen is een snel groeiend zwart gat dat zich ver achter het melkwegstelsel bevindt op een afstand van 9,1 miljard lichtjaar van de aarde. Een andere intrigerende bron die door Chandra is ontdekt, is een groeiend superzwaar zwart gat in het centrum van de melkweg. In de nieuwe studie de onderzoekers gebruikten ook Chandra-waarnemingen om naast AM 0644 nog zes andere ringstelsels te bestuderen. In totaal werden 63 bronnen gedetecteerd in de zeven sterrenstelsels, en 50 daarvan zijn ULX's. De auteurs zien in deze ringstelsels een groter gemiddeld aantal ULX's per sterrenstelsel dan in andere soorten sterrenstelsels. Ringstelsels hebben de interesse van astronomen gewekt omdat ze ideale proefbanken zijn voor het onderzoeken van modellen van hoe dubbelsterren ontstaan, en het begrijpen van de oorsprong van ULX's.

Het artikel dat de studie van AM 0644 en zijn zusterringstelsels beschrijft, verscheen op 10 augustus, 2018 nummer van de Astrofysisch tijdschrift en is online beschikbaar.