Astronomer som håller ett öga på för en supernovaexplosion i den närliggande galaxen M83 bevittnade istället en otrolig explosion av en annan typ: en ny ultraluminös röntgenkälla, eller ULX. I vad forskarna kallar ett "extraordinärt utbrott" ökade ULX i M83 i röntgenljusstyrka med minst 3 000 gånger, en av de största förändringarna i röntgenstrålar som någonsin har sett för denna typ av objekt.
"Uppblåsningen av denna ULX förvånade oss och var ett säkert tecken på att vi hade upptäckt något nytt om hur svarta hål växer," sade Roberto Soria från Curtin University i Australien, som ledde den nya studien.
Forskarna säger att denna sprängning ger direkta bevis för en befolkning av gamla, flyktiga stjärna svarta hål och ger ny inblick i naturen hos en mystisk klass av svarta hål som kan producera så mycket energi i röntgenstrålar som en miljon solar strålar vid alla våglängder .
Astrofysiker Bill Blair från Johns Hopkins University skriver i Chandra-bloggen, ”Ett roligt ting hände medan jag väntar på nästa Supernova i M83,” sa denna galax, även känd som den södra pinwheel-galaxen, ”är en fantastisk gåva av naturen. På 15 miljoner ljusår bort är det faktiskt en av de närmaste galaxerna (bara 7-8 gånger mer avlägsen än Andromedagalaxen), men det verkar som nästan exakt ansikte, vilket ger jordgubbarna en fantastisk utsikt över dess vackra spiralarmar och aktiv stjärnbildande kärna. ”
M83 har genererat sex observerade supernovor sedan 1923, men den senast sett var 1983. "Vi är försenade för en ny supernova!" Blair skrev.
Så många astronomer har observerat M83 i hopp om att upptäcka en ny supernova, men i stället såg ett dramatiskt hopp i röntgenljusstyrka, som enligt forskarna troligtvis inträffade på grund av en plötslig ökning av mängden material som föll i svart hål.
En ULX kan avge fler röntgenstrålar än de flesta "normala" binära system där en följeslagare är i en bana kring en neutronstjärna eller svart hål. Det superstora röntgenemissionen antyder att ULX innehåller svarta hål som kan vara mycket mer massiva än de som finns någon annanstans i vår galax.
De följeslagna stjärnorna till ULX är, när de identifieras, vanligtvis unga, massiva stjärnor, vilket antyder att deras svarta hål är också unga. Den senaste forskningen ger emellertid direkt bevis på att ULX: er kan innehålla mycket äldre svarta hål och att vissa källor kan ha missidentifierats som unga.
Observationerna av M83 gjordes under flera år med Chandra. Inget tecken på ULX hittades i historiska röntgenbilder gjorda med Einstein-observatoriet 1980, ROSAT 1994, Europeiska rymdorganisationens XMM-Newton 2003 och 2008, NASA: s Swift-observatorium 2005, Magellan Telescope-observationer i april 2009 eller i en Hubble-bild som erhölls i augusti 2009.
Men 2011 använde Soria och hans kollegor optiska bilder från Gemini Observatory och NASA: s Hubble Space Telescope och såg en ljusblå källa vid röntgenkällans position.
Bristen på en blå källa i de tidigare bilderna indikerar att det svarta hålets följeslagare är svagare, rödare och har en mycket lägre massa än de flesta kamrater som tidigare har direkt kopplats till ULX. Det ljusa, blå optiska utsläppet som ses 2011 måste ha orsakats av en dramatisk ansamling av mer material från följeslagaren.
"Om ULX endast hade observerats under sin topp av röntgenutsläpp 2010, kunde systemet lätt ha misstagits för ett svart hål med en massiv, mycket yngre stjärnkamrat, ungefär 10 till 20 miljoner år gammal," sade co -författare Blair.
Kameran till det svarta hålet i M83 är troligen en röd jättestjärna som är minst 500 miljoner år gammal, med en massa som är mindre än fyra gånger solens. Teoretiska modeller för utvecklingen av stjärnor föreslår att det svarta hålet borde vara nästan lika gammalt som dess följeslagare.
En annan ULX som innehöll ett flyktigt, gammalt svart hål nyligen upptäcktes i Andromeda-galaxen av ett team under ledning av Amanpreet Kaur från Clemson University, som publicerades i februari 2012-numret om astronomi och astrofysik. Matthew Middleton och kollegor från University of Durham rapporterade mer information i mars 2012-utgåvan av de månatliga meddelandena från Royal Astronomical Society. De använde data från Chandra, XMM-Newton och HST för att visa att ULX är mycket varierande och dess följeslagare är en gammal, röd stjärna.
"Med dessa två objekt blir det tydligt att det finns två klasser av ULX, en innehåller unga, ständigt växande svarta hål och den andra innehåller gamla svarta hål som växer obehagligt," säger Kip Kuntz, medförfattare till det nya papperet M83, också från Johns Hopkins University. "Vi var mycket lyckliga att observera M83-objektet vid rätt tidpunkt för att göra före och efter jämförelse."
Ett dokument som beskriver dessa resultat kommer att visas i den 10 maj nummer av The Astrophysical Journal.
Källor: NASA, Chandra Blog
