Chandra ziet 'flikkerende' dode sterren: supernovaresten lichten op en doven uit in nabij sterrenstelsel

Van de 22 röntgenstraling uitzendende resten die over de 14-jarige observatieperiode (van 2000 tot 2014) zijn geanalyseerd, vertoonde ongeveer de helft meetbare veranderingen in helderheid. Dit was geen subtiele flikkering; de variaties waren significant genoeg om duidelijk zichtbaar te zijn in de data, waarbij sommige bronnen aanzienlijk oplichtten en verflauwden over onregelmatige intervallen .

Slechts één van de variabele resten heeft een eenvoudige verklaring. Aangeduid als SN 1957D, is waargenomen hoe dit restant zijn hogesnelheidspuin in een dicht gebied van omringend gas ramt. De botsing produceert een uitbarsting van schokverhit materiaal en extra röntgenstraling, wat de fakkels verklaart. Voor de meer dan tien andere flikkerende resten is de oorzaak minder duidelijk .

Stellaire zombies: Dubbelsterren en terugval-accretie

Het onderzoeksteam heeft twee hoofdtheorieën naar voren gebracht voor het mysterieuze geflikker, die beide suggereren dat dit niet simpelweg "dode" sterren zijn, maar systemen die nog actief materie consumeren.

Scenario met overlevende begeleidende ster: Veel zware sterren worden geboren in dubbelparen. Wanneer de zwaarste van de twee explodeert, kan deze een compact object achterlaten – een neutronenster of zwart gat – terwijl zijn begeleider intact blijft. De zwaartekracht van het restant kan dan stellair materiaal van de overlevende begeleider wegtrekken. Terwijl dit gas naar binnen spiraliseert, warmt het op tot miljoenen graden, waardoor een krachtig röntgendubbelstersysteem ontstaat. De onvoorspelbare snelheid van deze materieoverdracht kan de waargenomen flikkering veroorzaken .

Terugval-accretie: In plaats van een donorster zou het nieuw gevormde zwarte gat of de neutronenster een deel van het puin kunnen heroveren dat bij de oorspronkelijke supernova naar buiten is geblazen. Deze "kosmische recycling", waarbij een deel van het materiaal niet aan de zwaartekracht ontsnapt en terugvalt op het centrale object, zou eveneens variabele röntgenstraling produceren .

Deze verklaringen sluiten elkaar niet uit, en het is mogelijk dat beide processen aan het werk zijn bij de verschillende resten in de steekproef. Het bewijs voor de dubbelster-theorie wordt versterkt door de locaties van de flikkerende resten – ze bevinden zich in gebieden van M83 met hogere concentraties van zware jonge sterren, precies waar men zware röntgendubbelsterren zou verwachten .

Een vergelijkbare verrassing in een ander sterrenstelsel

M83 is geen geïsoleerd geval. Een vervolgstudie van het Draaikolkstelsel (M51) heeft een vergelijkbare populatie van variabele röntgenbronnen onthuld, geassocieerd met supernovaresten. De ontdekking van dit patroon in een tweede stervormingsstelsel suggereert dat flikkerende resten een veelvoorkomende, voorheen over het hoofd geziene fase van het stellaire hiernamaals in het universum zouden kunnen zijn .

Bonusontdekking: een supernova naast een zwart gat

In een niet-gerelateerde maar even fascinerende bevinding vonden Chandra en de XMM-Newton-satelliet van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) bewijs voor een supernovarest in een van de meest extreme omgevingen die men zich kan voorstellen. Het wrak werd gevonden nabij Sagittarius A* (Sgr A*), het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg, zo'n 26.000 lichtjaar van de aarde .

De astronomen schatten dat de ster die dit puin creëerde, relatief recent explodeerde, zo'n 1.700 jaar geleden. Het resulterende restant, gelegen nabij een gebied dat Sagittarius C wordt genoemd, dijdt uit met ongeveer 3,2 miljoen kilometer per uur. Als de identificatie wordt bevestigd, zou dit de dichtstbijzijnde supernovarest zijn die ooit in de buurt van het centrale zwarte gat van onze Melkweg is ontdekt .

De ontdekking, eveneens gepubliceerd in The Astrophysical Journal, plaatst een sterexplosie in een gewelddadige buurt gedomineerd door extreme zwaartekracht, dichte magnetische velden en gaswolken die met hoge snelheid worden rondgeslingerd. Het bestuderen van een restant in deze omgeving geeft astronomen een uniek laboratorium om te begrijpen hoe materie zich gedraagt in de krachtigste zwaartekrachtsvelden in het universum .