NASA-teleskop afslører mystiske zombiestjerner: Supernova-rester blinker i stedet for at falme

I årtier troede astronomer, at en massiv stjernes død var et storslået, men forudsigeligt skue. Efter den indledende supernovaeksplosion forventede man, at den efterladte sky af varm gas og stumper – en såkaldt supernova-rest – ville køle af og langsomt svinde i løbet af århundreder. Men et nyt 14-årigt studie af den nærliggende spiralgalakse Messier 83 (M83) vender den antagelse på hovedet.

Ved hjælp af data fra NASAs Chandra X-ray Observatory identificerede forskere 22 røntgenkilder forbundet med supernova-rester i M83. De fandt ud af, at omtrent halvdelen af disse rester ikke falmer stille og roligt. I stedet flimrer de – de blusser dramatisk op og dæmpes igen over perioder på få år .

"Vi ved, at individuelle røntgenkilder kan variere vildt, men at finde ud af, at så mange supernova-rester gør det, var en stor overraskelse," sagde Andrea Prestwich, astronom ved Det Katolske Universitet i Amerika, som ledede studiet. "Der foregår tydeligvis noget usædvanligt inde i disse objekter" . Resultaterne blev præsenteret på et møde i American Astronomical Society og offentliggjort i The Astrophysical Journal .

Mystikken om de rastløse rester

Supernova-rester er typisk hundreder eller tusinder af år gamle. Når chokbølgen fra eksplosionen mister energi, burde den varme gas afgive sin røntgenstråling og blive stadig svagere. De observerede rester i M83, der ligger omkring 15 millioner lysår fra Jorden, følger dog ikke manuskriptet .

Ud af de 22 røntgenemitterende rester, der blev analyseret i observationsperioden på 14 år (fra 2000 til 2014), viste omkring halvdelen målbare ændringer i lysstyrke. Det var ikke en subtil flimren; variationerne var betydelige, og nogle kilder blussede op og falmede med store udsving over uregelmæssige intervaller .

Kun én af de variable rester har en ligefrem forklaring. Resten med betegnelsen SN 1957D blev observeret, mens dens højhastighedsrester hamrede ind i et tæt område af omgivende gas. Kollisionen skaber et udbrud af chokopvarmet materiale og ekstra røntgenstråling, hvilket forklarer dens opblussen. For de mere end ti andre flimrende rester er årsagen mindre klar .

Stjerne-zombier: Dobbeltstjerner og kosmisk genbrug

Forskerholdet har opstillet to primære teorier for den mystiske flimren. Begge antyder, at disse objekter ikke blot er "døde" stjerner, men systemer, der stadig aktivt forbruger materiale.

Scenarie med overlevende ledsagerstjerne: Mange massive stjerner fødes i dobbeltstjernepar. Når den tungeste af de to eksploderer, kan den efterlade et kompakt objekt – en neutronstjerne eller et sort hul – mens dens ledsager forbliver intakt. Restens tyngdekraft kan derefter trække stjernemateriale væk fra den overlevende ledsager. Når denne gas spiralerer ind mod det kompakte objekt, opvarmes den til millioner af grader og skaber et kraftfuldt røntgen-dobbeltstjernesystem. Den uforudsigelige hastighed af denne materialestrøm kan forårsage den observerede flimren .

Tilbagefalds-akkretion: I stedet for en donorstjerne kan det nydannede sorte hul eller neutronstjernen være i færd med at genindfange en del af de rester, der blev slynget ud i den oprindelige supernova. Dette "kosmiske genbrug", hvor noget materiale undslipper tyngdekraften og falder tilbage på det centrale objekt, ville ligeledes producere variabel røntgenemission .

Disse forklaringer udelukker ikke hinanden, og det er muligt, at begge processer er på spil blandt de forskellige rester i observationerne. Beviset for dobbeltstjerne-teorien styrkes af, hvor de flimrende rester befinder sig – de findes i områder af M83, der har en højere koncentration af massive, unge stjerner, præcis dér hvor man ville forvente kraftige røntgen-dobbeltstjerner .

En lignende overraskelse i en anden galakse

M83 er ikke et isoleret tilfælde. Et opfølgende studie af Malstrømsgalaksen (M51) har afsløret en lignende population af variable røntgenkilder forbundet med supernova-rester. Opdagelsen af dette mønster i endnu en stjernedannende galakse antyder, at flimrende rester kan være en almindelig, men hidtil overset, fase i stjernernes efterliv i universet .

Bonusfund: En supernova som nabo til et sort hul

I et andet, men lige så fascinerende fund, afslørede Chandra og Den Europæiske Rumorganisations (ESA) XMM-Newton-satellit tegn på en supernova-rest i et af de mest ekstreme miljøer, man kan forestille sig. Vraggodset blev fundet nær Sagittarius A* (Sgr A*), det supermassive sorte hul i Mælkevejens centrum, omkring 26.000 lysår fra Jorden .

Astronomerne anslår, at stjernen, der skabte dette vrag, eksploderede for relativt nylig, nemlig for omkring 1.700 år siden. Den resulterende rest, der ligger nær en region kaldet Sagittarius C, udvider sig med omtrent 3,2 millioner kilometer i timen. Hvis identifikationen bekræftes, vil dette være den tætteste supernova-rest, der nogensinde er opdaget ved vores galakses centrale sorte hul .

Opdagelsen, der også er offentliggjort i The Astrophysical Journal, placerer en stjerneeksplosion i et voldsomt nabolag domineret af ekstrem tyngdekraft, tætte magnetfelter og gasskyer, der hvirvles rundt med høj hastighed. At studere en rest i dette miljø giver astronomer et unikt laboratorium til at forstå, hvordan stof opfører sig i de kraftigste tyngdefelter i universet .