Röntgenbakgrunden består av ett stort antal svaga föremål. Bildkredit: NASA Klicka för förstoring
Med hjälp av den mest känsliga röntgenkarta över galaxen, som erhållits genom att kombinera 10 års data från Rossi XTE orbital observatorium, har forskare från Max Planck Institute for Astrophysics upptäckt ursprunget till den galaktiska bakgrundssemissionen. De visar att det består av utsläpp från en miljon tillhörande vita dvärgbinarier och hundratals miljoner normala stjärnor med aktiva koronor.
Nästan 400 år efter att Galileo fastställde att den vittiga Vintergatan faktiskt består av en mängd enskilda stjärnor, har forskare som använder NASA: s Rossi X-ray Timing Explorer gjort detsamma för röntgenmjölkvägen.
Ursprunget till den så kallade galaktiska röntgenbakgrunden har varit ett långvarigt mysterium. Forskare säger nu att detta filt röntgenljus inte är diffust, som många har tänkt, men härstammar från otalade hundratals miljoner enskilda källor som domineras av en typ av död stjärna som kallas en vit dvärg.
Om det bekräftas skulle detta nya resultat ha en djup inverkan på vår förståelse av vår galax historia, från stjärnbildande och supernovahastigheter till stellar evolution. Resultaten löser stora teoretiska problem, men pekar ändå på ett överraskande underantal av stjärnobjekt.
Forskare från Max Planck Institute for Astrophysics (MPA) i Garching, Tyskland och Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences i Moskva diskuterar dessa resultat i två artiklar publicerade i Astronomy & Astrophysics.
"Från ett flygplan kan du se en diffus glöd från en stad på natten," sade Dr. Mikhail Revnivtsev från MPA, huvudförfattare på ett av tidningarna. ”Att säga att en stad producerar ljus räcker inte. Först när du kommer närmare ser du enskilda källor som utgör den glöd - husbelysningen, gatulampor och bilstrålkastare. I detta avseende har vi identifierat de enskilda källorna till lokalt röntgenbelysning. Det vi hittade kommer att överraska många forskare. ”
Röntgenstrålar är en högenergiform av ljus, osynlig för våra ögon och mycket mer energisk än optiskt och ultraviolett ljus. Våra ögon ser enskilda stjärnor strö i en till stor del mörk himmel. I röntgenbandbredd är himlen aldrig mörk; det finns en genomgripande och konstant glöd.
Tidigare observationer kunde inte avslöja tillräckligt med röntgenkällor för att redogöra för "röntgenmjölkigt sätt." Detta ledde till teoretiska problem. Om röntgenstrålningen var från varm och diffus gas, skulle den till slut "stiga" och undvika galaxens gränser. Dessutom skulle allt den heta gasen behöva ha kommit från miljoner tidigare stjärnexplosioner som kallas supernovaer, vilket skulle innebära att uppskattningar av stjärnbildningen och stjärndöd var långt borta.
"Röntgendeleskop kan lösa utsläppen till diskreta källor men kan bara stå för cirka 30 procent av utsläppet," säger Dr Jean Swank, projektforskare för Rossi Explorer vid NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, USA. ”Många har trott att lejonens andel verkligen var diffus, till exempel från het gas mellan stjärnorna. Nu verkar det som om det hela kan redovisas för en kombination av två typer av stjärnor. ”
Den nya studien är baserad på nästan tio års data som samlats in av Rossi Explorer och utgör den grundligaste kartan över galaxen i röntgenbandbredd. Vetenskapsteamet drog slutsatsen att Vintergalaxen verkligen vrimlar av röntgenstjärnor, de flesta av dem inte särskilt ljusa, och att forskare under åren hade underskattat deras antal med kanske hundratfaldigt.
De förvånade misstänkta för röntgenstrålning - svarta hål och neutronstjärnor - är överraskande inte inblandade här. Vid högre röntgenenergier uppstår röntgenstrålningen nästan helt från källor som kallas kataklysmiska variabler.
En kataklysmisk variabel är ett binärt stjärnsystem som innehåller en relativt normal stjärna och en vit dvärg, som är en stjärna leddel av en stjärna som vår sol som har slut på bränsle. En vit dvärg är ensam svag. I en binär kan den ta bort materien från sin följeslagare för att värma sig själv i en process som kallas ackretion. Den tillförda gasen är mycket varm, en källa till betydande röntgenstrålar.
Vid något lägre röntgenenergier är glödet en blandning av ungefär en tredjedel kataklysmiska variabler och två tredjedelar aktiva stjärnskoronor. Det mesta av den star corona-aktiviteten äger också rum i binaries, där en närliggande följeslagare effektivt rör upp de yttre delarna av stjärnan. Detta stärker den analoga analoge för att producera solfack, som avger röntgenstrålar. Vetenskapsteamet säger att det finns uppåt en miljon kataklysmiska variabler i vår galax och nära en miljard aktiva stjärnor. Båda dessa siffror återspeglar ett stort underskott i tidigare uppskattningar.
"Liksom en medicinsk röntgenstråle avslöjar diagrammet över den galaktiska röntgenbakgrunden detaljer om Vintergatan struktur," sade Revnivtsev. ”Vi kan se hela galaxen och räkna röntgenkällor. Detta är mycket viktigt för astronomer som beräknar stjärnor för stjärnor. ”
NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, USA förvaltar Rossi Explorer, som lanserades i december 1995.
Ursprungskälla: Max Planck Society
