Chandra fant 84 «hypersofte» røntgenkilder i nærliggende galakser

Astronomer ledet av Mustafa Muhibullah har funnet 84 lyssterke, punktlignende røntgenkilder som i stor grad har unngått vanlige kartlegginger av nærliggende galakser. De har fått navnet hypersofte røntgenkilder (HSS-er), fordi strålingen deres er samlet ved svært lave røntgenenergier – hovedsakelig under 0,3 keV. Funnet ble gjort ved å gå gjennom offentlig tilgjengelige observasjoner fra NASAs røntgenobservatorium Chandra på nytt. 3

Utvalget omfatter spiralgalaksene M31, også kjent som Andromedagalaksen, og M101, Pinwheel-galaksen, samt fire elliptiske galakser. Foreløpig er HSS først og fremst en observasjonsklasse: Målingene viser et tydelig og uvanlig energimønster, men den fysiske forklaringen på hver enkelt kilde er ikke fastslått. 3

Hvorfor de har vært så vanskelige å se

De fleste søk etter røntgenkilder vektlegger høyere energier. HSS-ene oppfører seg annerledes: De fremtrer tydeligst i Chandras laveste energibånd, men er svake eller helt fraværende i mer vanlige røntgenbilder ved høyere energi. Forskerne definerer dem blant annet ved at utslippet under 0,3 keV dominerer sterkt, med et svært høyt forhold mellom fotoner i området 0,15–0,3 keV og 0,3–1,0 keV. 3

Det skaper en observasjonsmessig blindflekk av to grunner:

• Chandra arbeider nær grensen for følsomheten sin ved de aller laveste røntgenenergiene.
• Ultrafiolett stråling, som slike svært myke spektra antyder, absorberes lett av hydrogen og helium mellom stjernene før den kan nå oss.

Dermed havner kildene i et vanskelig område mellom røntgen- og UV-observasjoner. Tidligere arbeid med Chandra viste også at objekter som bare sender ut under 0,3 keV, i stor grad manglet i vanlige kildekataloger og publiserte kildelister. 6

Hva kan være motoren bak strålingen?

En viktig mulighet er at HSS-er er akkreterende dobbeltsystemer. Det betyr at et kompakt objekt trekker til seg gass fra en ledsagerstjerne. Det kompakte objektet kan være en hvit dverg, en nøytronstjerne eller et sort hull. Når gassen faller innover og varmes opp, kan den gi et spekter dominert av ekstrem ultrafiolett stråling og ultrasoft røntgenstråling, i stedet for de hardere røntgenstrålene som ofte forbindes med røntgendobbelstjerner.

Temperaturene som utledes fra Chandra-spektrene, ligger rundt 200 000–250 000 °C. Dette er ikke direkte temperaturmålinger: Verdiene er modellavhengige, fordi de er beregnet fra data ved teleskopets lavenergigrense. Den samme hypersofte signaturen kan derfor skyldes flere typer kompakte objekter eller ulike former for akkresjon.

Kan gi spor om type Ia-supernovaer

Dersom noen av HSS-ene er hvite dverger som jevnt bygger opp masse fra en ledsager, kan de peke ut systemer på vei mot forholdene som forbindes med type Ia-supernovaer. Hvordan slike supernovaer oppstår, er fortsatt et sentralt uløst spørsmål i stjernefysikken.

Den antatte UV-strålingen kan også ha virkninger utenfor selve dobbeltstjernesystemet. UV-fotoner ioniserer gassen rundt kilden, og graden av ionisering påvirker gassens kjemi og avkjøling. NASA peker på at de nye kildene dermed kan være relevante både for forståelsen av forløpere til type Ia-supernovaer og for ioniseringen av interstellar gass.

Hubble skal teste tolkningen

Neste steg er å undersøke den ultrafiolette strålingen som Chandra-målingene antyder. Planlagte observasjoner med Hubble-romteleskopet kan lete etter, eller sette grenser for, UV-motstykker til utvalgte HSS-er. Det gir en uavhengig test av energiproduksjonen som er utledet fra de ultrasofte røntgenspektrene.

Sammen med røntgenstyrke, variasjoner over tid, næromgivelsene og mulige tegn til ledsagerstjerner kan UV-dataene bidra til å skille systemer med hvite dverger fra systemer med nøytronstjerner eller sorte hull. De kan også avklare om hypersofte røntgenkilder er én fysisk gruppe – eller en felles betegnelse på flere typer kompakte dobbeltsystemer med samme særegne lavenergisignal.