En ögonblicksbild av stjärnans livscykel har fångats i ett nytt porträtt från NASA:s Chandra X-ray Observatory och Smithsonians Submillimeter Array (SMA). Ett moln som föder stjärnor har observerats reflektera röntgenstrålar från Cygnus X-3, en källa till röntgenstrålar som produceras av ett system där en massiv stjärna långsamt äts upp av sitt svarta hål eller neutronstjärna. Denna upptäckt ger ett nytt sätt att studera hur stjärnor bildas.

År 2003, astronomer använde Chandras högupplösta röntgenseende för att hitta en mystisk källa till röntgenstrålning som ligger mycket nära Cygnus X-3. Separationen av dessa två källor på himlen motsvarar bredden på en krona på ett avstånd av 830 fot bort. Under 2013, astronomer rapporterade att den nya källan är ett moln av gas och damm.

I astronomiska termer, detta moln är ganska litet – cirka 0,7 ljusår i diameter. Astronomer insåg att detta moln fungerade som en spegel, reflekterar några av de röntgenstrålar som genereras av Cygnus X-3 mot jorden.

"Vi gav det här objektet smeknamnet "Lilla vännen" eftersom det är en svag källa av röntgenstrålar bredvid en mycket ljus källa som visade liknande röntgenvariationer, " sa Michael McCollough från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Cambridge, Massachusetts, som ledde den senaste studien av detta system.

Chandra-observationerna som rapporterades 2013 antydde att den lilla vännen hade en massa mellan två och 24 gånger solens. Detta antydde att molnet var en "Bok-kula, "ett litet tätt moln där spädbarnsstjärnor kan födas. mer bevis behövdes.

För att bestämma den lilla väns natur, astronomer använde SMA, en serie med åtta radiorätter på toppen av Mauna Kea på Hawaii. SMA hittade molekyler av kolmonoxid, en viktig ledtråd om att den lilla vännen verkligen är en bokkula. Också, SMA-data avslöjar närvaron av en jet eller ett utflöde inom Little Friend, en indikation på att en stjärna har börjat bildas inuti.

"Vanligtvis, astronomer studerar bokkulor genom att titta på det synliga ljuset de blockerar eller radioutstrålningen de producerar, " sa medförfattaren Lia Corrales från Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, Mässa. "Med den lilla vännen, vi kan undersöka denna interstellära kokong på ett nytt sätt med hjälp av röntgenstrålar – första gången vi någonsin har kunnat göra detta med en Bok-kula."

På ett beräknat avstånd av nästan 20, 000 ljusår från jorden, den lilla vännen är också den mest avlägsna bokkula som hittills setts.

Egenskaperna hos Cygnus X-3 och dess närhet till Lilla vännen ger också en möjlighet att göra en exakt avståndsmätning – något som ofta är mycket svårt inom astronomi. Sedan början av 1970-talet, astronomer har observerat en regelbunden 4,8-timmars variation i röntgenstrålningen från Cygnus X-3. Den lilla vännen, fungerar som en röntgenspegel, visar samma variation, men något försenat eftersom vägen som de reflekterade röntgenstrålarna tar är längre än en rak linje från Cygnus X-3 till jorden.

Genom att mäta fördröjningstiden i den periodiska variationen mellan Cygnus X-3 och den lilla vännen, astronomer kunde beräkna avståndet från jorden till Cygnus X-3 på cirka 24, 000 ljusår.

Eftersom Cygnus X-3 innehåller en massiv, kortlivad stjärna, Forskare tror att det måste ha sitt ursprung i en region i galaxen där stjärnor fortfarande sannolikt kommer att bildas. Dessa regioner finns bara i Vintergatans spiralarmar. Dock, Cygnus X-3 ligger utanför någon av Vintergatans spiralarmar.

"På något sätt är det en överraskning att vi hittar Cygnus X-3 där vi gör, " sa medförfattaren Michael Dunham från CfA och State University of New York i Fredonia. "Vi insåg att något ganska ovanligt behövde hända under de första åren för att skicka den på en vild åktur."

Forskarna föreslår att supernovaexplosionen som bildade antingen det svarta hålet eller neutronstjärnan i Cygnus X-3 sparkade bort det binära systemet från dess ursprungliga födelseplats. Om vi ​​antar att Cygnus X-3 och den lilla vännen bildades nära varandra, de uppskattar att Cygnus X-3 måste ha kastats ut i hastigheter mellan 400, 000 och 2 miljoner miles per timme.

En artikel som beskrev dessa resultat dök upp i ett färskt nummer av The Astrophysical Journal Letters och är tillgänglig online.