I över sextio år har astronomer utforskat universum efter röntgenkällor. Känt för att vara associerat med stjärnor, moln av överhettad gas, interstellära medier och destruktiva händelser, är upptäckten av kosmisk röntgenstrålning ett utmanande arbete. Under de senaste decennierna har astronomer haft enorm nytta av utplaceringen av orbitala teleskop som Chandra röntgenobservatorium .
Sedan den lanserades den 23 juli 1999 har Chandra varit NASA:s flaggskeppsuppdrag för röntgenastronomi. Och den senaste veckan (tors 30 mars 2017) åstadkom observatoriet något mycket imponerande. Med hjälp av sin uppsättning avancerade instrument fångade observatoriet en mystisk blixt som kommer från rymden . Detta var inte bara den djupaste röntgenkällan som någonsin observerats, den avslöjade också vad som kan vara ett helt nytt fenomen.
Denna källa för röntgenstrålning, som ligger i den del av himlen som kallas Chandra Deep Field-South (CDF-S), verkade ha kommit från en liten galax som ligger cirka 10,7 miljarder ljusår från jorden. Den hade också några anmärkningsvärda egenskaper, och producerade mer energi inom loppet av några minuter som alla stjärnor i galaxen kombinerade.
Konstnärsillustration av Chandra X-ray Observatory, det känsligaste röntgenteleskopet som någonsin byggts. Kredit: NASA/CXC/NGST
Ursprungligen upptäcktes 2014 av ett team av forskare från Penn State University och det påvliga katolska universitetet i Chile i Santiago, Chile, den här källan upptäcktes inte ens i röntgenbandet först. Men det fångade snabbt lagets uppmärksamhet när det bröt ut och blev 1000 ljusare inom loppet av några timmar. Vid denna tidpunkt började forskarna samla in data med Chandras Avancerad CCD Imaging Spectronomer .
En dag efter blossen hade röntgenkällan bleknat till den grad 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 det – beskrev upptäckten i en Penn State pressmeddelande :
'Denna flammande källa var en underbar överraskningsbonus som vi av misstag upptäckte i våra ansträngningar att utforska det dåligt förstådda riket av det ultrasvaga röntgenuniversumet. Vi hade definitivt 'tur' med detta fynd och har nu ett spännande nytt övergående fenomen att utforska under kommande år.'
Tusentals timmar av äldre data från Hubble och Spitzer rymdteleskop konsulterades sedan för att fastställa platsen för CDF-S röntgenkällan. Och även om forskare kunde fastställa att bilden av röntgenkällan placerade den bortom alla som hade observerats tidigare, är de inte helt klara med vad som kunde ha orsakat det.
Röntgen (vänster) och optiska (höger) bilder av rymden runt röntgenkällan, gjorda med Chandra respektive Hubble Space Telescope. Kredit: NASA/CXC/F. Bauer et al.
Å ena sidan kan det vara resultatet av någon form av destruktiv händelse, eller något som forskare aldrig tidigare sett. Anledningen till detta har att göra med att röntgenskurar också kommer med en gammastrålning (GRB), som verkar saknas här. I huvudsak är GRB: er jetted explosioner som utlöses av kollapsen av en massiv stjärna eller av sammanslagning 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 röntgenkällan verkligen resultatet av en kollapsande stjärna eller sammanslagning, men de resulterande strålarna pekar inte mot jorden. I det andra är samma scenario ansvarigt för röntgenkällan, men GRB ligger bortom den lilla galaxen. Den tredje möjliga förklaringen är att händelsen orsakades av att ett medelstort svart hål krossade en vit dvärgstjärna.
Tyvärr verkar ingen av dessa förklaringar stämma överens med uppgifterna. Men dessa forskarteam noterade också att dessa möjligheter inte är så väl förstådda, eftersom ingen har setts i universum. Som Franz Bauer – en astronom från det påvliga katolska universitetet i Chile – sa : 'Ända sedan vi upptäckte den här källan har vi kämpat för att förstå dess ursprung. Det är som att vi har ett pussel men vi har inte alla bitar.'
Chandra har inte bara observerat några andra röntgenkällor som denna under de 17 år som den har undersökt CDF-S-regionen, utan inga liknande händelser har observerats av rymdteleskopet någonstans i universum under dess nästan två decennier av drift . Utöver det var denna händelse ljusare, mer kortlivad och inträffade i en mindre, yngre värdgalax än andra oförklarade röntgenkällor .
Stillbild av röntgenkällan observerad av Chandra, som visar den fångade blossen längst ner. Kredit: NASA/CXC/Pontifical Catholic Univ./F.Bauer et al.
Från allt detta verkar det enda som tycks vara att händelsen troligen var resultatet av en katastrofal händelse, som en neutronstjärna eller en vit dvärg som slits isär. Men det faktum att ingen av de mer rimliga förklaringarna verkar förklara dess säregna egenskaper verkar tyda på att astronomer kan ha sett en helt ny typ av katastrofal händelse.
Teamets studie – ' En ny, svag population av röntgenövergående '- är tillgänglig online och kommer att publiceras i juninumret 2017 av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society . Under tiden kommer astronomer att sålla igenom data som förvärvats av Chandra och andra röntgenobservatorier – som ESA:s XMM-Newton och NASA Swift Gamma-Ray Burst Mission – för att se om de kan hitta några andra instanser av den här typen av händelser.
Och givetvis kommer framtida undersökningar som utförs med Chandra och nästa generations röntgenteleskop också att hålla utkik efter den här typen av kortlivade högenergiröntgenskurar. Det är alltid bra när universum kastar en kurvboll till oss. Det visar oss inte bara att vi har mer att lära, utan det lär oss också att vi aldrig får bli självbelåtna i våra teorier.
Var noga med att kolla in den här animationen av CDF-S röntgenkällan också, med tillstånd av Chandra X-ray Observatory:
http://chandra.harvard.edu/photo/2017/cdfsxt1/cdfsxt1.mp4