Kosmische Kollision schmiedet galaktischen einen Ring in Röntgenstrahlen

Anonim

Astronomen haben das Chandra-Röntgen-Observatorium der NASA benutzt, um einen Ring von Schwarzen Löchern oder Neutronensterne in einer Galaxie 300 Millionen Lichtjahre von der Erde zu entdecken.

Dieser Ring, der keine Macht über Mittelerde ausübt, könnte Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, was passiert, wenn Galaxien bei katastrophalen Einschlägen aufeinanderprallen.

In diesem neuen zusammengesetzten Bild der Galaxie AM 0644-741 (kurz AM 0644) wurden Röntgenstrahlen von Chandra (violett) mit optischen Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA (rot, grün und blau) kombiniert. Die Chandra-Daten zeigen das Vorhandensein sehr heller Röntgenquellen, höchstwahrscheinlich binärer Systeme, die entweder von einem Stern-Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern angetrieben werden, in einem bemerkenswerten Ring. Die Ergebnisse werden in einer neuen Arbeit von Anna Wolter vom INAF-Osservatorio Astronomico di Brera in Mailand, Italien, berichtet.

Woher kam der Ring der Schwarzen Löcher oder Neutronensterne in AM 0644? Astronomen denken, dass es geschaffen wurde, als eine Galaxie durch die Schwerkraft in eine andere Galaxie gezogen wurde. Die erste Galaxie erzeugte Wellen im Gas der zweiten Galaxie AM 0644, die sich unten rechts befand. Diese Wellen erzeugten dann in AM 0644 einen expandierenden Gasring, der die Geburt neuer Sterne auslöst. Die erste Galaxie ist möglicherweise die, die sich unten links im Bild befindet.

Der massereichste dieser jungen Sterne wird - in kosmischer Hinsicht - ein kurzes Leben von Millionen von Jahren führen. Danach wird ihr Kernbrennstoff verbraucht und die Sterne explodieren als Supernovae und hinterlassen entweder schwarze Löcher mit Massen, die typischerweise etwa fünf- bis zwanzigmal so groß wie die der Sonne sind, oder Neutronensterne mit einer Masse, die ungefähr der der Sonne entspricht.

Einige dieser Schwarzen Löcher oder Neutronensterne haben enge Begleiter Sterne und Siphon Gas von ihrem stellaren Partner. Dieses Gas fällt in Richtung des Schwarzen Lochs oder Neutronensterns, bildet eine rotierende Scheibe wie Wasser, das einen Abfluss umkreist, und wird durch Reibung erhitzt. Dieses überhitzte Gas produziert große Mengen von Röntgenstrahlen, die Chandra erkennen kann.

Während ein Ring von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen an sich faszinierend ist, gibt es mehr zu der Geschichte von AM 0644. Alle im Ring von AM 0644 detektierten Röntgenquellen sind hell genug, um als ultraluminose Röntgenquellen klassifiziert zu werden (ULX). Dies ist eine Klasse von Objekten, die hunderte bis tausende Male mehr Röntgenstrahlung produzieren als die meisten "normalen" Doppelsternsysteme, in denen ein Begleitstern um einen Neutronenstern oder ein schwarzes Loch kreist. Bis vor kurzem dachten die meisten Astronomen, dass ULXs im Allgemeinen Schwarze Löcher mit Sternenmassen enthielten, mit der möglichen Anwesenheit von Schwarzen Löchern mittlerer Masse (IMBHs), die mehr als das Hundertfache der Masse der Sonne enthalten. Dieses Denken wurde jedoch zunichte gemacht, als einige ULXs in anderen Galaxien, einschließlich M82 und M51, Neutronensterne enthielten.

Mehrere andere Erklärungen neben IMBHs wurden für die intensive Röntgenemission von ULX vorgeschlagen. Dazu gehören ein ungewöhnlich schnelles Wachstum des Schwarzen Lochs oder Neutronensterns oder geometrische Effekte, die sich aus der Trichterbildung von einfallendem Material entlang magnetischer Feldlinien ergeben.

Die Identität der einzelnen ULXs in AM 0644 ist derzeit unbekannt. Sie können eine Mischung aus Schwarzen Löchern und Neutronensternen sein, und es ist auch möglich, dass sie alle Schwarze Löcher oder alle Neutronensterne sind.

Nicht alle der Röntgenquellen im Bild befinden sich im Ring von AM 0644. Eine der Quellen ist ein schnell wachsendes Schwarzes Loch, das sich in einer Entfernung von 9, 1 Milliarden Lichtjahren von der Erde weit hinter der Galaxie befindet. Eine weitere faszinierende Quelle, die von Chandra entdeckt wurde, ist ein wachsendes supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie. In der neuen Studie nutzten die Forscher zusätzlich zu AM 0644 auch Chandra-Beobachtungen, um sechs weitere Ringgalaxien zu untersuchen. In den sieben Galaxien wurden insgesamt 63 Quellen gefunden, von denen 50 ULX sind. Die Autoren sehen eine größere durchschnittliche Anzahl von ULXs pro Galaxie in diesen Ringgalaxien als in anderen Arten von Galaxien. Ringgalaxien haben das Interesse der Astronomen geweckt, weil sie ideale Testbeds für die Untersuchung von Modellen sind, wie sich Doppelsterne bilden und die Herkunft von ULXs verstehen.

Das Papier, das die Studie von AM 0644 und seinen Schwesterringgalaxien beschreibt, erschien in der Ausgabe des Astrophysical Journal vom 10. August 2018 und ist online verfügbar.

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