I över sextio år har astronomer utforskat universum för röntgenkällor. Känd för att vara förknippade med stjärnor, moln av superuppvärmd gas, interstellära medier och destruktiva händelser, är detektering av kosmiska röntgenstrålar utmanande arbete. Under de senaste decennierna har astronomer fått stor nytta av utbyggnaden av orbital teleskoper som Chandra röntgenobservatorium.
Sedan det lanserades 23 juli 1999 har Chandra varit NASA: s flaggskeppsuppdrag för röntgenstronomi. Och den senaste veckan (torsdag 30 mars 2017) åstadkom Observatoriet något mycket imponerande. Med hjälp av sin svit av avancerade instrument fångade observatoriet en mystisk blixt som kom från djupa rymden. Det var inte bara den djupaste röntgenkällan som någonsin har observerats, utan avslöjade också vad som kan vara ett helt nytt fenomen.
Belägen i den himmelregion som kallas Chandra Deep Field-South (CDF-S), verkade denna röntgenemissionskälla komma från en liten galax som ligger ungefär 10,7 miljarder ljusår från jorden. Den hade också några anmärkningsvärda egenskaper och producerade mer energi inom några minuter som alla stjärnorna i galaxen kombinerade.
Ursprungligen upptäcktes 2014 av ett team av forskare från Penn State University och Pontifical Catholic University of Chile i Santiago, Chile, och denna källa upptäcktes inte ens i röntgenbandet först. Men det fick snabbt teamets uppmärksamhet när det bröt ut och blev 1000 ljusare inom några timmar. Vid denna tidpunkt började forskarna att samla in data med Chandra's Advanced CCD Imaging Spectronomer.
En dag efter uppblåsningen hade röntgenkällan bleknat så att Chandra inte längre kunde upptäcka den. Som Niel Brandt - Verne M. Willaman professor i astronomi och astrofysik vid Penn State och en del av teamet som först observerade den - beskrev upptäckten i ett Penn State pressmeddelande:
”Den här fakkelkällan var en underbar överraskningsbonus som vi av misstag upptäckte i våra ansträngningar för att utforska det dåligt förstått riket i det ultimata röntgenuniversumet. Vi "definitivt" lyckades med detta fynd och har nu ett spännande nytt övergående fenomen att utforska under kommande år. ”
Tusentals timmars arvdata från Hubble och Spitzer Space Telescope konsulterades sedan för att bestämma platsen för CDF-S röntgenkälla. Och även om forskare kunde fastställa att bilden av röntgenkällan placerade den bortom allt som hade observerats tidigare, är de inte helt tydliga vad som kunde ha orsakat den.
Å ena sidan kan det vara resultatet av någon slags förstörande händelse, eller något som forskare aldrig tidigare har sett. Anledningen till detta har att göra med det faktum att röntgenstrålar också kommer med en gammastrålning (GRB), som tycks saknas här. I grund och botten är GRB: er spridda explosioner som utlöses av en massiv stjärnas kollaps eller genom sammanslagningen av två neutronstjärnor (eller en neutronstjärna med ett svart hål).
På grund av detta har tre möjliga förklaringar föreslagits. I den första är CDF-S röntgenkälla verkligen resultatet av en kollapsande stjärna eller sammanslagning, men de resulterande strålarna är inte riktade mot jorden. I det andra är samma scenario ansvarigt för röntgenkällan, men GRB ligger utanför den lilla galaxen. Den tredje möjliga förklaringen är att händelsen orsakades av ett medelstort svart hål som strimlade en vit dvärgstjärna.
Tyvärr verkar ingen av dessa förklaringar passa in i uppgifterna. Men forskarteamet noterade också att dessa möjligheter inte är så väl förståda, eftersom ingen har bevittnats i universum. Som Franz Bauer - en astronom från det pontifiska katolska universitetet i Chile - sa: ”Sedan vi upptäckte denna källa har vi kämpat för att förstå dess ursprung. Det är som om vi har ett pussel men vi har inte alla bitarna. "
Chandra har inte bara observerat några andra röntgenkällor som denna under de 17 åren som den har undersökt CDF-S-regionen, men rymdteleskopet har inte observerats någon liknande händelse någonstans i universumet under dess nästan två decennier av drift . Dessutom var denna händelse ljusare, mer kortlivad och inträffade i en mindre, yngre värdgalax än andra oförklarliga röntgenkällor.
Från allt detta verkar den enda takeaway vara att händelsen troligen var ett resultat av en kataklysmisk händelse, som en neutronstjärna eller en vit dvärg som rivits isär. Men det faktum att ingen av de mer trovärdiga förklaringarna tycks redogöra för dess speciella egenskaper, tycks tyder på att astronomer kan ha bevittnat en helt ny typ av kataklysmisk händelse.
Teamets studie - "En ny, svag befolkning av röntgenövergående" - är tillgänglig online och kommer att publiceras i juni 2017-numret av Månadsmeddelanden från Royal Astronomical Society. Under tiden kommer astronomer att söka igenom de data som förvärvats av Chandra och andra röntgenobservatorier - som ESA: s XMM-Newton och NASA: s Swift Gamma-Ray Burst Mission - för att se om de kan hitta några andra fall av denna typ av händelse .
Och naturligtvis kommer framtida undersökningar som utförs med Chandra och nästa generations röntgenteleskop också att leta efter den här typen av kortlivade, högenergiska röntgenstrålar. Det är alltid bra när universum kastar oss en kurvboll. Det visar oss inte bara att vi har mer att lära, utan det lär oss också att vi aldrig får växa tillfreds med våra teorier.
Var noga med att kolla in denna animering av CDF-S röntgenkälla också, med tillstånd av Chandra röntgenobservatorium:
