Det är svårt att missa en ficklampa som pekar rakt mot dig. Men den strålen sett från sidan verkar betydligt svagare. Detsamma gäller för vissa kosmiska objekt:Som en ficklampa, de strålar främst i en riktning, och de ser dramatiskt olika ut beroende på om strålen pekar bort från jorden (och närliggande rymdteleskop) eller rakt mot den.

Nya data från NASAs NuSTAR rymdobservatorium indikerar att detta fenomen gäller för några av de mest framträdande röntgenstrålarna i det lokala universum:ultraluminösa röntgenkällor, eller ULX. De flesta kosmiska föremål, inklusive stjärnor, utstråla lite röntgenljus, speciellt i högenergiområdet som NuSTAR ser. ULX, däremot är som röntgenfyrar som skär genom mörkret. För att betraktas som en ULX, en källa måste ha en röntgenljusstyrka som är ungefär en miljon gånger starkare än solens totala ljuseffekt (vid alla våglängder). ULX är så ljusa, de kan ses miljontals ljusår bort, i andra galaxer.

Den nya studien visar att föremålet känt som SS 433, belägen i Vintergatans galax och endast cirka 20, 000 ljusår från jorden, är en ULX, även om det verkar vara ungefär 1, 000 gånger svagare än den lägsta tröskeln för att anses vara en.

Denna svimning är ett trick av perspektiv, enligt studien:Högenergiröntgenstrålarna från SS 433 är initialt begränsade inom två gaskoner som sträcker sig utåt från motsatta sidor av det centrala objektet. Dessa kottar liknar en spegelskål som omger en ficklampa:de stänger in röntgenljuset från SS 433 till en smal stråle, tills den försvinner och upptäcks av NuSTAR. Men eftersom kottarna inte pekar direkt mot jorden, NuSTAR kan inte se objektets fulla ljusstyrka.

Om en ULX relativt nära jorden kan dölja sin verkliga ljusstyrka på grund av hur den är orienterad, då finns det troligen fler ULX – särskilt i andra galaxer – förklädda på liknande sätt. Det betyder att den totala ULX-populationen borde vara mycket större än vad forskare för närvarande observerar.

Mörkrets kon

Cirka 500 ULX har hittats i andra galaxer, och deras avstånd från jorden betyder att det ofta är nästan omöjligt att säga vilken typ av föremål som genererar röntgenstrålningen. Röntgenstrålningen kommer sannolikt från en stor mängd gas som värms upp till extrema temperaturer när den dras in av gravitationen av ett mycket tätt föremål. Det objektet kan antingen vara en neutronstjärna (resterna av en kollapsad stjärna) eller ett litet svart hål, en som inte är mer än cirka 30 gånger vår sols massa. Gasen bildar en skiva runt föremålet, som vatten som cirkulerar i ett avlopp. Friktion i skivan driver upp temperaturen, får det att stråla, ibland blir det så varmt att systemet bryter ut med röntgenstrålar. Ju snabbare materialet faller på det centrala föremålet, desto ljusare röntgenstrålar.

Astronomer misstänker att föremålet i hjärtat av SS 433 är ett svart hål som är cirka 10 gånger vår sols massa. Vad man säkert vet är att den kannibaliserar en stor närliggande stjärna, dess gravitation suger bort material i snabb takt:På ett enda år stjäl SS 433 motsvarande ungefär 30 gånger jordens massa från sin granne, vilket gör den till det girigaste svarta hålet eller neutronstjärnan vi känner till i vår galax.

"Det har varit känt under lång tid att den här saken äter i en fenomenal hastighet, " sa Middleton. "Det här är vad som skiljer ULX från andra objekt, och det är troligen grundorsaken till de stora mängderna röntgenstrålar vi ser från dem."

Föremålet i SS 433 har ögon större än magen:Det stjäl mer material än det kan förbruka. En del av överskottsmaterialet blåses av skivan och bildar två halvklot på motsatta sidor av skivan. Inuti var och en finns ett konformat tomrum som öppnar sig ut i rymden. Det här är konerna som korralerar högenergiröntgenljuset till en stråle. Den som tittar rakt ner i en av konerna skulle se en uppenbar ULX. Även om den bara består av gas, kottarna är så tjocka och massiva att de fungerar som blypaneler i ett röntgenscreeningsrum och blockerar röntgenstrålar från att passera genom dem ut åt sidan.

Forskare har misstänkt att vissa ULX kan vara dolda av denna anledning. SS 433 gav en unik chans att testa denna idé eftersom, som en topp, den vinglar på sin axel – en process som astronomer kallar precession.

För det mesta, båda SS 433:s koner pekar långt bort från jorden. Men på grund av hur SS 433 föreskriver, en kon lutar med jämna mellanrum något mot jorden, så att forskare kan se en liten bit av röntgenljuset som kommer ut från toppen av konen. I den nya studien, forskarna tittade på hur de röntgenstrålar som NuSTAR ser förändras när SS 433 rör sig. De visar att om konen fortsatte att luta mot jorden så att forskare kunde titta rakt ner i den, de skulle se tillräckligt med röntgenljus för att officiellt kalla SS 433 en ULX.

Svarta hål som matas i extrema hastigheter har format vårt universums historia. Supermassiva svarta hål, som är miljoner till miljarder gånger solens massa, kan djupt påverka deras värdgalax när de äter. Tidigt i universums historia, några av dessa massiva svarta hål kan ha matats så snabbt som SS 433, släppte ut enorma mängder strålning som omformade lokala miljöer. Utflöden (som kottarna i SS 433) omfördelade materia som så småningom kunde bilda stjärnor och andra föremål.

Men eftersom dessa snabbt konsumerande giganter bor i otroligt avlägsna galaxer (den i hjärtat av Vintergatan äter för närvarande inte mycket), de är fortfarande svåra att studera. Med SS 433, forskare har hittat ett miniatyrexempel på denna process, mycket närmare hemmet och mycket lättare att studera, och NuSTAR har gett nya insikter om den aktivitet som sker där.

"När vi lanserade NuSTAR, Jag tror inte att någon förväntade sig att ULX skulle vara ett så rikt forskningsområde för oss, sa Fiona Harrison, huvudforskare för NuSTAR och professor i fysik vid Caltech i Pasadena, Kalifornien. "Men NuSTAR är unik genom att den kan se nästan hela spektrumet av röntgenvåglängder som sänds ut av dessa objekt, och det ger oss insikt i de extrema processer som måste driva dem."

NuSTAR är ett Small Explorer-uppdrag som leds av Caltech och förvaltas av NASA:s Jet Propulsion Laboratory, en division av Caltech, för byråns Science Mission Directorate i Washington. NuSTAR utvecklades i samarbete med det danska tekniska universitetet och den italienska rymdorganisationen (ASI). Rymdfarkosten byggdes av Orbital Sciences Corporation i Dulles, Virginia (nu en del av Northrop Grumman). NuSTARs uppdragsverksamhetscenter ligger vid University of California, Berkeley, och det officiella dataarkivet finns på NASAs High Energy Astrophysics Science Archive Research Center. ASI tillhandahåller uppdragets markstation och ett spegelarkiv.