Poppar av ljust blått och grönt i den här bilden av Fireworks-galaxen (NGC 6946) visar platserna för extremt ljusa källor för röntgenljus som fångats av NASAs NuSTAR rymdobservatorium. Genereras av några av de mest energiska processerna i universum, dessa röntgenkällor är sällsynta jämfört med de många synliga ljuskällorna i bakgrundsbilden. En ny studie, publiceras i Astrofysisk tidskrift , erbjuder några möjliga förklaringar till det överraskande utseendet av den gröna källan nära galaxens centrum, som kom till synen och försvann inom några veckor.

Det primära syftet med NuSTAR-observationerna var att studera supernovan - explosionen av en stjärna som är mycket mer massiv än vår sol - som ser ut som en ljus blågrön fläck uppe till höger. Dessa våldsamma händelser kan kort producera tillräckligt med synligt ljus för att överglänsa hela galaxer som består av miljarder stjärnor. De genererar också många av de kemiska grundämnena i vårt universum som är tyngre än järn.

Den gröna klumpen nära botten av galaxen var inte synlig under den första NuSTAR-observationen men brände starkt i början av en andra observation 10 dagar senare. NASA:s Chandra X-ray Observatory observerade senare att källan - känd som en ultraluminös röntgenkälla, eller ULX – hade försvunnit lika snabbt. Objektet har sedan dess fått namnet ULX-4 eftersom det är den fjärde ULX som identifierats i denna galax. Inget synligt ljus upptäcktes med röntgenkällan, ett faktum som med största sannolikhet utesluter möjligheten att det också är en supernova.

"Tio dagar är en väldigt kort tid för ett så ljust föremål att dyka upp, sa Hannah Earnshaw, en postdoktor vid Caltech i Pasadena, Kalifornien, och huvudförfattare på den nya studien. "Vanligtvis med NuSTAR, vi observerar mer gradvisa förändringar över tiden, och vi observerar inte ofta en källa flera gånger i snabb följd. I det här fallet, vi hade turen att fånga en källa som förändrades extremt snabbt, vilket är väldigt spännande."

Möjligt svart hål

Den nya studien undersöker möjligheten att ljuset kom från ett svart hål som förbrukar ett annat föremål, som en stjärna. Om ett föremål kommer för nära ett svart hål, gravitationen kan dra isär föremålet, föra skräpet in i en nära bana runt det svarta hålet. Material i den inre kanten av denna nybildade skiva börjar röra sig så snabbt att den värms upp till miljontals grader och strålar ut röntgenstrålar. (Solens yta, i jämförelse, är ca 10, 000 grader Fahrenheit, eller 5, 500 grader Celsius.)

De flesta ULX är vanligtvis långlivade eftersom de skapas av ett tätt föremål, som ett svart hål, som "matar" stjärnan under en längre tid. Kortlivad, eller "övergående, "Röntgenkällor som ULX-4 är mycket mer sällsynta, så en enda dramatisk händelse – som ett svart hål som snabbt förstör en liten stjärna – kan förklara observationen.

Dock, ULX-4 kanske inte är en engångshändelse, och tidningens författare utforskade andra potentiella förklaringar till detta objekt. En möjlighet:Källan till ULX-4 kan vara en neutronstjärna. Neutronstjärnor är extremt täta föremål som bildas från explosionen av en stjärna som inte var tillräckligt massiv för att bilda ett svart hål. Med ungefär samma massa som vår sol men packat i ett föremål ungefär lika stort som en stor stad, neutronstjärnor kan, som svarta hål, dra in material och skapa en snabbrörlig skiva av skräp. Dessa kan också generera långsammatande ultraluminösa röntgenkällor, även om röntgenljuset produceras genom något annorlunda processer än i ULX som skapas av svarta hål.

Neutronstjärnor genererar magnetfält så starka att de kan skapa "kolonner" som kanaliserar material ner till ytan, genererar kraftfulla röntgenstrålar i processen. Men om neutronstjärnan snurrar särskilt snabbt, dessa magnetfält kan skapa en barriär, vilket gör det omöjligt för material att nå stjärnans yta.

"Det skulle vara som att försöka hoppa in i en karusell som snurrar i tusentals miles per timme, sa Earnshaw.

Barriäreffekten skulle hindra stjärnan från att vara en ljuskälla för röntgenstrålar förutom de tillfällen då den magnetiska barriären kan vackla kort, tillåta material att glida igenom och falla ner på neutronstjärnans yta. Detta kan vara ytterligare en möjlig förklaring till det plötsliga uppkomsten och försvinnandet av ULX-4. Om samma källa skulle tändas igen, det kan stödja denna hypotes.

"Detta resultat är ett steg mot att förstå några av de mer sällsynta och mer extrema fallen där materia ansamlas i svarta hål eller neutronstjärnor, " sa Earnshaw.