Niezwykłe odkrycie w danych Chandry
Astronomowie korzystający z orbitalnego teleskopu rentgenowskiego Chandra odkryli zupełnie nową klasę obiektów w innych galaktykach, które zachowują się inaczej niż wszystko, co do tej pory obserwowano. Te źródła, nazwane hipermiękkimi (ang. hypersoft X‑ray sources), emitują wyjątkowo niskoenergetyczne promieniowanie X, a przy tym prawdopodobnie produkują ogromne ilości promieniowania ultrafioletowego.
Zespół badawczy przeanalizował archiwalne obserwacje sześciu pobliskich galaktyk, w tym spiralnych M31 (Andromeda) i M101 (Galaktyka Wiatraczek) oraz czterech galaktyk eliptycznych. W tych danych znaleziono łącznie 84 takie obiekty – małe, punktowe plamki w obrazach Chandry, widoczne tylko w najniższym zakresie energii promieniowania X, a znikające przy wyższych energiach.
Co znaczy hipermiękkie w astronomii?
Typowe źródła promieniowania X (np. czarne dziury pochłaniające gaz czy gwiazdy neutronowe) emitują wiele wysokoenergetycznych fotonów – mówi się wtedy, że ich widmo jest twarde. Hipermiękkie źródła rentgenowskie robią coś odwrotnego: niemal cały ich sygnał znajduje się w bardzo miękkim, niskoenergetycznym paśmie poniżej około 0,3 keV, a w wyższych energiach są praktycznie niewidoczne.
Ponieważ miękkie promieniowanie X leży tuż obok ultrafioletu w widmie elektromagnetycznym, z takiej miękkości wynika, że te obiekty emitują ogromne ilości energetycznego promieniowania UV. W praktyce większość tego ultrafioletu jest pochłaniana przez wodór i hel w ośrodku międzygwiazdowym, co tworzy niemal nieprzezroczystą zasłonę dla teleskopów – dlatego tak długo umykały uwadze astronomów.
Jak je znaleziono i gdzie się kryją?
Zespół szukał w archiwum Chandry obiektów widocznych w najniżej energetycznym paśmie X, które znikają w obrazach o wyższej energii. Takie źródła okazały się rozsiane zarówno po obszarach intensywnej formacji gwiazd (ramiona spiralne), jak i po regionach zdominowanych przez starsze populacje gwiazd w galaktykach eliptycznych.
To ważna wskazówka: hipermiękkie źródła nie są związane z jednym typem środowiska, lecz mogą reprezentować cały ekosystem różnych układów gwiazdowych. Modele jasności i widma sugerują, że najbardziej energetyczne przykłady osiągają w wąskim paśmie X wartości rzędu 1038 erg/s, a realna całkowita moc promieniowania – głównie w ekstremalnym ultrafiolecie (EUV) – jest jeszcze większa.
Dwie wielkie zagadki, które hipermiękkie źródła mogą pomóc rozwiązać
Autorzy pracy podkreślają, że nowa klasa obiektów może jednocześnie przybliżyć nas do rozwiązania dwóch dużych problemów w astrofizyce.
Po pierwsze, hipermiękkie źródła są potencjalnymi kandydatami na przodków supernowych typu Ia – wybuchów, które wykorzystujemy jako świece standardowe do mierzenia odległości kosmicznych i badań ciemnej energii. Jeśli uda się pokazać, że część z nich to układy z akreującymi białymi karłami tuż przed wybuchem, może to wypełnić brakujące ogniwo w scenariuszu tych supernowych.
Po drugie, tak intensywne promieniowanie UV jest idealnym mechanizmem do jonizowania gazu między gwiazdami, a nawet między galaktykami – czyli do odzierania atomów z elektronów. Hipermiękkie źródła mogą więc znacząco przyczyniać się do utrzymywania zjonizowanego stanu ośrodka międzygalaktycznego, co do tej pory trudno było w pełni wytłumaczyć za pomocą znanych populacji obiektów.
Co dalej: polowanie na kolejne hipermiękkie źródła
Odkrycie hipermiękkich źródeł rentgenowskich było możliwe tylko dzięki bardzo czułym, długim ekspozycjom Chandry oraz szczegółowej analizie najniższych energii w widmie. Zespół przewiduje, że w archiwach Chandry, XMM‑Newtona i innych obserwatoriów mogą kryć się kolejne takie obiekty, wcześniej błędnie uznane za szum tła.
Kolejnym krokiem będzie szersze przeszukiwanie danych, próby identyfikacji optycznych odpowiedników tych źródeł (np. za pomocą Hubble’a, Webba czy dużych teleskopów naziemnych), a także modelowanie ich widm i ewolucji. Im lepiej poznamy tę nową klasę obiektów, tym precyzyjniej będziemy w stanie opisać wpływ układów podwójnych na otoczenie galaktyk i cały kosmos.
Źródła
Główne źródło (komunikat prasowy):
- NASA / Chandra – NASA’s Chandra Unveils Mysterious X‑ray Objects,
Źródła kontekstowe:
- M. Muhibullah i in., Hypersoft X‑ray Sources as a Low‑Energy Class of Luminous Cosmic Emitters,
- phys.org – Chandra uncovers 'hypersoft X‑ray sources’ that may solve two astrophysical puzzles,
- Chandra Photo Album – opis i szczegóły techniczne obrazu M101 z zaznaczonymi hipermiękkimi źródłami
Opracowanie: Agnieszka Nowak
