84 sumber sinar-X ‘hiperlembut’ ditemui dalam data lama Chandra

Ahli astronomi yang diketuai Mustafa Muhibullah mengenal pasti 84 sumber sinar-X terang dan padat seperti titik yang sebahagian besarnya terlepas daripada tinjauan konvensional di galaksi berdekatan. Objek ini dinamakan sumber sinar-X hiperlembut (hypersoft X-ray sources, HSS), kerana pelepasannya tertumpu pada tenaga sinar-X yang amat rendah, terutamanya di bawah 0.3 keV. Penemuan itu dibuat dengan meneliti semula cerapan awam daripada Balai Cerap Sinar-X Chandra milik NASA. 3

Sampel tersebut merangkumi galaksi berpilin M31 atau Andromeda dan M101 atau Pinwheel, serta empat galaksi elips. Buat masa ini, HSS ialah kelas yang ditakrifkan melalui pemerhatian: data menunjukkan corak tenaga yang luar biasa, tetapi identiti fizikal setiap sumber belum dapat dipastikan. 3

Mengapa ia sukar dikesan?

Kebanyakan carian sumber sinar-X memberi tumpuan pada jalur tenaga yang lebih tinggi. HSS pula kelihatan jelas dalam data tenaga paling rendah Chandra, tetapi malap atau langsung tidak muncul dalam imej sinar-X pada tenaga yang lebih lazim digunakan. Pasukan penyelidik mentakrifkannya melalui pancaran dominan di bawah 0.3 keV, termasuk nisbah foton 0.15–0.3 keV berbanding 0.3–1.0 keV yang sangat tinggi. 3

Terdapat dua sebab utama objek ini mudah terlepas daripada perhatian:

• Kepekaan Chandra menjadi lebih mencabar pada hujung tenaga paling rendah dalam julat pengesanannya.
• Sinaran ultraungu yang dijangka daripada spektrum selembut ini mudah diserap oleh hidrogen dan helium antara bintang sebelum sampai ke Bumi.

Gabungan kedua-dua had ini mewujudkan satu “titik buta” antara pemerhatian sinar-X dan ultraungu, yang mungkin telah menyembunyikan populasi sumber terang ini selama bertahun-tahun. Kajian Chandra terdahulu juga mendapati sumber yang hanya memancarkan tenaga di bawah 0.3 keV sebahagian besarnya tiada daripada katalog sumber standard dan senarai sumber yang diterbitkan. 6

Apakah yang mungkin menjana pancaran ini?

Penjelasan utama ialah sistem binari mengakresi — satu objek padat menarik gas daripada bintang pasangannya. Objek padat itu mungkin kerdil putih, bintang neutron atau lohong hitam. Apabila bahan jatuh ke arah objek tersebut dan menjadi panas, ia boleh menghasilkan spektrum yang didominasi cahaya ultraungu ekstrem serta sinar-X ultra-lembut, bukannya sinar-X lebih keras yang sering dikaitkan dengan banyak sistem binari sinar-X.

Suhu yang dianggarkan daripada spektrum Chandra adalah sekitar 200,000 hingga 250,000°C. Namun, angka ini bukan bacaan suhu secara langsung. Ia diekstrapolasi daripada ukuran di had tenaga rendah kepekaan teleskop, maka ia bergantung pada model yang digunakan. Ini juga bermakna rupa hiperlembut yang sama mungkin datang daripada lebih daripada satu jenis objek padat atau keadaan akresi.

Mengapa penemuan ini penting?

Jika sebahagian HSS ialah kerdil putih yang terus menambah jisim daripada bintang pasangan, ia boleh membantu mengenal pasti sistem yang menghampiri keadaan berkait dengan letupan supernova Jenis Ia. Laluan sebenar yang menghasilkan supernova Jenis Ia masih merupakan persoalan penting yang belum terjawab dalam astrofizik bintang.

Pancaran ultraungu yang dijangka daripada sumber ini juga mungkin memberi kesan di luar sistem binari itu sendiri. Foton ultraungu boleh mengionkan gas di sekelilingnya; perubahan pada tahap pengionan mempengaruhi kimia dan penyejukan gas, iaitu proses yang penting untuk memahami tingkah laku gas di dalam galaksi. NASA menyatakan sumber baharu ini mungkin relevan kepada kajian progenitor supernova Jenis Ia dan pengionan gas antara bintang.

Peranan Hubble selepas ini

Langkah seterusnya ialah menguji pancaran ultraungu yang diramalkan daripada ukuran Chandra. Cerapan terancang menggunakan Teleskop Angkasa Hubble boleh mencari, atau menetapkan had terhadap, pasangan ultraungu bagi HSS terpilih. Ini akan menjadi semakan bebas terhadap anggaran keluaran tenaga yang dibuat daripada spektrum sinar-X ultra-lembutnya.

Dengan menggabungkan data ultraungu itu dengan kecerahan sinar-X, perubahan kecerahan dari semasa ke semasa, persekitaran setempat dan bukti kehadiran bintang pasangan, ahli astronomi mungkin dapat membezakan sistem kerdil putih daripada sistem bintang neutron atau lohong hitam. Ia juga boleh menjawab sama ada HSS ialah satu populasi fizikal tunggal, atau hanya label bagi beberapa jenis binari padat yang berkongsi ciri tenaga rendah yang ganjil.