Astronomer som holder øye med en supernovaeksplosjon i den nærliggende galaksen M83, ble i stedet vitne til en vidunderlig eksplosjon av en annen type: en ny ultraluminøs røntgenkilde, eller ULX. I det forskerne kaller et "ekstraordinært utbrudd", økte ULX i M83 i røntgenlysstyrke med minst 3000 ganger, en av de største endringene i røntgenbilder noensinne sett for denne typen objekter.
"Oppblussingen av denne ULX overrasket oss og var et sikkert tegn på at vi hadde oppdaget noe nytt om måten svarte hull vokser på," sa Roberto Soria fra Curtin University i Australia, som ledet den nye studien.
Forskerne sier at denne eksplosjonen gir direkte bevis for en populasjon av gamle, flyktige stjernersorte hull og gir ny innsikt i naturen til en mystisk klasse av sorte hull som kan produsere så mye energi i røntgenstråler som en million soler utstråler på alle bølgelengder .
Astrofysiker Bill Blair fra Johns Hopkins University og skrev i Chandra-bloggen, “Et morsomt ting skjedde mens de ventet på den neste Supernova i M83,” sa denne galaksen, også kjent som den sørlige pinwheel-galaksen, “er en fantastisk naturgave. På 15 millioner lysår unna er det faktisk en av de nærmere galakser (bare 7-8 ganger fjernere enn Andromeda-galaksen), men den fremstår som nesten nøyaktig ansikt, og gir jordplanter en fantastisk utsikt over dens vakre spiralarmer og aktiv stjernedannende kjerne. ”
M83 har generert seks observerte supernovaer siden 1923, men den siste sett var i 1983. "Vi er forfalte for en ny supernova!" Blair skrev.
Så mange astronomer har observert M83, i håp om å få øye på en ny supernova, men i stedet så et dramatisk hopp i røntgenlysstyrken, som ifølge forskerne sannsynligvis skjedde på grunn av en plutselig økning i mengden materiale som faller ned i det svarte hull.
En ULX kan avgi flere røntgenbilder enn de fleste "normale" binære systemer der en følgesvennstjerne er i bane rundt en nøytronstjerne eller svart hull. Det superstore røntgenutslippet antyder at ULX-er inneholder sorte hull som kan være mye mer massive enn de som finnes andre steder i galaksen vår.
Ledsagerens stjerner til ULX-er, når de identifiseres, er vanligvis unge, massive stjerner, noe som antyder at deres sorte hull også er unge. Den siste forskningen gir imidlertid direkte bevis på at ULX-er kan inneholde mye eldre sorte hull og at noen kilder kan ha blitt feilidentifisert som unge.
Observasjonene av M83 ble gjort over en årrekke med Chandra. Ingen tegn til ULX ble funnet i historiske røntgenbilder laget med Einstein Observatory i 1980, ROSAT i 1994, European Space Agency's XMM-Newton i 2003 og 2008, NASAs Swift-observatorium i 2005, Magellan Telescope observasjoner i april 2009 eller i et Hubble-bilde oppnådd i august 2009.
Men i 2011 brukte Soria og kollegene optiske bilder fra Gemini-observatoriet og NASAs Hubble-romteleskop og så en lyseblå kilde på plassering av røntgenkilden.
Mangelen på en blå kilde i de tidligere bildene indikerer at det sorte hullets ledsagerstjerne er svakere, rødere og har en mye lavere masse enn de fleste ledsagere som tidligere har vært direkte knyttet til ULX-er. Det lyse, blå optiske utslippet som ble sett i 2011, må ha vært forårsaket av en dramatisk ansamling av mer materiale fra ledsagerstjernen.
"Hvis ULX bare hadde blitt observert i løpet av høydepunktet med røntgenutslipp i 2010, kunne systemet lett ha blitt tatt feil av et svart hull med en massiv, mye yngre stjernekompis, omtrent 10 til 20 millioner år gammel," sa co -forfatter Blair.
Kameraten til det sorte hullet i M83 er sannsynligvis en rød kjempestjerne minst 500 millioner år gammel, med en masse mindre enn fire ganger solen. Teoretiske modeller for utviklingen av stjerner antyder at det sorte hullet burde være nesten like gammelt som dets følgesvenn.
En annen ULX som inneholder et flyktig, gammelt svart hull ble nylig oppdaget i Andromeda-galaksen av et team ledet av Amanpreet Kaur fra Clemson University, publisert i februar 2012-utgaven av Astronomy and Astrophysics. Matthew Middleton og kolleger fra University of Durham rapporterte mer informasjon i utgaven fra mars 2012 av Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. De brukte data fra Chandra, XMM-Newton og HST for å vise ULX er svært varierende og følgesvennen er en gammel, rød stjerne.
"Med disse to objektene blir det klart at det er to klasser av ULX, den ene inneholder unge, vedvarende voksende sorte hull og den andre inneholder gamle sorte hull som vokser uberegnelig," sa Kip Kuntz, medforfatter av det nye M83-papiret, også ved Johns Hopkins University. "Vi var veldig heldige å observere M83-objektet på akkurat det rette tidspunktet for å gjøre før og etter sammenligning."
Et dokument som beskriver disse resultatene, vil vises i 10. mai-utgaven av The Astrophysical Journal.
Kilder: NASA, Chandra Blog
