Od ponad sześćdziesięciu lat astronomowie badają Wszechświat w poszukiwaniu źródeł promieniowania rentgenowskiego. Wykrywanie kosmicznych promieni rentgenowskich, o których wiadomo, że jest związane z gwiazdami, chmurami przegrzanego gazu, ośrodkami międzygwiezdnymi i zdarzeniami destrukcyjnymi, stanowi wyzwanie. W ostatnich dziesięcioleciach astronomom ogromnie skorzystano na rozmieszczeniu teleskopów orbitalnych, takich jak Obserwatorium Rentgenowskie Chandra.
Od momentu premiery 23 lipca 1999 r. Chandra jest sztandarową misją NASA w dziedzinie astronomii rentgenowskiej. W ubiegłym tygodniu (w czwartek 30 marca 2017 r.) Obserwatorium osiągnęło coś bardzo imponującego. Za pomocą zestawu zaawansowanych instrumentów obserwatorium uchwyciło tajemniczy błysk pochodzący z kosmosu. Było to nie tylko najgłębsze źródło promieniowania rentgenowskiego, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, ale także ujawniło, co może być zupełnie nowym zjawiskiem.
Położone w rejonie nieba znanym jako Chandra Deep Field-South (CDF-S), to źródło emisji promieniowania X wydaje się pochodzić z małej galaktyki położonej około 10,7 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Miał także pewne niezwykłe właściwości, wytwarzając więcej energii w ciągu kilku minut, które wszystkie gwiazdy w galaktyce połączyły.
Źródło to, pierwotnie wykryte w 2014 r. Przez zespół naukowców z Penn State University i Papieskiego Katolickiego Uniwersytetu Chile w Santiago w Chile, początkowo nie zostało nawet wykryte w paśmie rentgenowskim. Jednak szybko przykuł uwagę zespołu, gdy wybuchł i stał się 1000 jaśniejszy w ciągu kilku godzin. W tym momencie naukowcy zaczęli zbierać dane za pomocą zaawansowanego spektrometru obrazowania CCD Chandra.
Dzień po rozbłysku źródło promieniowania rentgenowskiego przygasło do tego stopnia, że Chandra nie była już w stanie go wykryć. Jak Niel Brandt - Verne M. Willaman profesor astronomii i astrofizyki w Penn State i część zespołu, który pierwszy to zaobserwował - opisał odkrycie w komunikacie prasowym Penn State:
„To płomienne źródło stanowiło cudowną niespodziankę, którą przypadkowo odkryliśmy, starając się zbadać słabo rozumiane królestwo ultra słabego wszechświata rentgenowskiego. Zdecydowanie „udało nam się” z tym odkryciem, a teraz mamy ekscytujące nowe zjawisko przejściowe do zbadania w przyszłych latach ”.
Skonsultowano się z tysiącami godzin starszych danych z Kosmicznych Teleskopów Hubble'a i Spitzera w celu ustalenia lokalizacji źródła promieniowania rentgenowskiego CDF-S. I chociaż naukowcy byli w stanie ustalić, że obraz źródła promieniowania rentgenowskiego umieścił go ponad wszystko, co zaobserwowano wcześniej, nie są do końca jasne, co mogło go spowodować.
Z jednej strony może być wynikiem jakiegoś destrukcyjnego zdarzenia lub czegoś, czego naukowcy nigdy wcześniej nie widzieli. Powodem tego jest fakt, że rozbłyski rentgenowskie są również dostarczane z rozbłyskiem gamma (GRB), którego wydaje się tutaj brakować. Zasadniczo GRB to wybuchy odrzutowe, które są wywoływane przez zapadnięcie się gwiazdy masywnej lub połączenie dwóch gwiazd neutronowych (lub gwiazdy neutronowej z czarną dziurą).
Z tego powodu zaproponowano trzy możliwe wyjaśnienia. W pierwszym źródło promieniowania rentgenowskiego CDF-S jest rzeczywiście wynikiem zapadającej się gwiazdy lub fuzji, ale powstałe strumienie nie są skierowane w stronę Ziemi. W drugim przypadku ten sam scenariusz jest odpowiedzialny za źródło promieniowania rentgenowskiego, ale GRB leży poza małą galaktyką. Trzecim możliwym wyjaśnieniem jest to, że zdarzenie zostało spowodowane przez średnią czarną dziurę niszczącą gwiazdę białego karła.
Niestety, żadne z tych wyjaśnień nie pasuje do danych. Jednak zespół badawczy zauważył również, że możliwości te nie są tak dobrze zrozumiane, ponieważ nie zaobserwowano ich we Wszechświecie. Jak powiedział Franz Bauer - astronom z Papieskiego Katolickiego Uniwersytetu Chile - „Od odkrycia tego źródła staramy się zrozumieć jego pochodzenie. To tak, jakbyśmy mieli układankę, ale nie mamy wszystkich elementów ”.
Chandra nie tylko nie zaobserwowała żadnych innych źródeł promieniowania rentgenowskiego, takich jak to w ciągu 17 lat, w których badała region CDF-S, ale nie zaobserwowała podobnych zdarzeń w kosmicznym teleskopie nigdzie we Wszechświecie podczas jego prawie dwóch dekad działania . Co więcej, wydarzenie to było jaśniejsze, krótsze i trwało w mniejszej, młodszej galaktyce gospodarza niż w innych niewyjaśnionych źródłach promieniowania rentgenowskiego.
Z tego wszystkiego wydaje się, że jedynym zdarzeniem jest to, że wydarzenie było prawdopodobnie wynikiem zdarzenia kataklizmicznego, takiego jak rozerwanie gwiazdy neutronowej lub białego karła. Ale fakt, że żadne z bardziej prawdopodobnych wyjaśnień nie wydaje się tłumaczyć jego osobliwych cech, zdawałoby się sugerować, że astronomowie byli świadkami zupełnie nowego rodzaju kataklizmu.
Badanie zespołu - „Nowa, słaba populacja przejściowego promieniowania rentgenowskiego” - jest dostępne online i zostanie opublikowane w czerwcowym wydaniu Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society. W międzyczasie astronomowie będą przeszukiwać dane pozyskane przez Chandrę i inne obserwatoria rentgenowskie - takie jak XMM-Newton ESA i Swift Gamma-Ray Burst NASA - aby sprawdzić, czy mogą znaleźć inne przypadki tego rodzaju zdarzeń .
Oczywiście przyszłe badania przeprowadzone przy użyciu Chandry i teleskopów rentgenowskich nowej generacji również będą poszukiwać tego rodzaju krótkotrwałych, wysokoenergetycznych zdjęć rentgenowskich. Zawsze jest dobrze, gdy Wszechświat rzuca nam piłkę. Nie tylko pokazuje nam, że musimy się więcej nauczyć, ale także uczy nas, że nigdy nie powinniśmy popadać w samozadowolenie z naszych teorii.
Koniecznie sprawdź też tę animację źródła rentgenowskiego CDF-S, dzięki uprzejmości Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra:
