År 1887, Amerikanska astronomen Lewis Swift upptäckte ett glödande moln, eller nebulosa, som visade sig vara en liten galax cirka 2,2 miljoner ljusår från jorden. I dag, det är känt som "starburst" galaxen IC 10, med hänvisning till den intensiva stjärnbildningsaktivitet som förekommer där.

Mer än hundra år efter Swifts upptäckt, astronomer studerar IC 10 med 2000 -talets mest kraftfulla teleskop. Nya observationer med NASA:s Chandra röntgenobservatorium avslöjar många stjärnpar som en dag kan bli källor till det kanske mest spännande kosmiska fenomen som observerats under de senaste åren:gravitationella vågor.

Genom att analysera Chandra -observationer av IC 10 som sträcker sig över ett decennium, astronomer hittade över ett dussin svarta hål och neutronstjärnor som matar ut gas från unga, massiva stjärnkompisar. Sådana dubbelstjärniga system är kända som "röntgenbinarier" eftersom de avger stora mängder röntgenljus. Som en massiv stjärna kretsar runt sin kompakta följeslagare, antingen ett svart hål eller en neutronstjärna, material kan dras bort från jättestjärnan för att bilda en materialskiva runt det kompakta föremålet. Friktionskrafter värmer det infallande materialet till miljontals grader, producerar en ljus röntgenkälla.

När den massiva följeslagaren tar slut på bränsle, det kommer att genomgå en katastrofal kollaps som kommer att producera en supernova -explosion, och lämna ett svart hål eller en neutronstjärna. Slutresultatet är två kompakta föremål:antingen ett par svarta hål, ett par neutronstjärnor, eller ett svart hål och en neutronstjärna. Om avståndet mellan de kompakta föremålen blir tillräckligt litet med tiden, de kommer att producera gravitationella vågor. Över tid, storleken på deras bana kommer att krympa tills de går ihop. LIGO har hittat tre exempel på att par med svarta hål har gått samman på detta sätt under de senaste två åren.

Starburst-galaxer som IC 10 är utmärkta ställen att söka efter röntgenbinarier eftersom de störtar ut stjärnor snabbt. Många av dessa nyfödda stjärnor kommer att vara par av unga och massiva stjärnor. Den mest massiva av paret kommer att utvecklas snabbare och lämna efter sig ett svart hål eller en neutronstjärna som samarbetar med den återstående massiva stjärnan. Om stjärnornas separation är tillräckligt liten, ett binärt röntgensystem kommer att produceras.

Denna nya sammansatta bild av IC 10 kombinerar röntgendata från Chandra (blå) med en optisk bild (röd, grön, blå) tagen av amatörastronom Bill Snyder från Heavens Mirror Observatory i Sierra Nevada, Kalifornien. Röntgenkällorna som upptäckts av Chandra framstår som mörkare blå än stjärnorna som upptäcks i optiskt ljus.

De unga stjärnorna i IC 10 verkar vara precis rätt ålder för att ge maximal interaktion mellan de massiva stjärnorna och deras kompakta följeslagare, producerar de flesta röntgenkällor. Om systemen var yngre, då hade de massiva stjärnorna inte hunnit gå supernova och producera en neutronstjärna eller ett svart hål, eller om den massiva stjärnans och det kompakta föremålets bana inte hade hunnit krympa tillräckligt för att massöverföringen skulle börja. Om stjärnsystemet var mycket äldre, då skulle antagligen båda kompakta föremålen redan ha bildats. I det här fallet är det osannolikt att material överförs mellan de kompakta föremålen, förhindra bildandet av en röntgenstrålande skiva.

Chandra upptäckte 110 röntgenkällor i IC 10. Av dessa, över fyrtio ses också i optiskt ljus och 16 av dessa innehåller "blå superjättar", som är typen av unga, massiv, heta stjärnor som beskrivits tidigare. De flesta andra källorna är röntgenbinarier som innehåller mindre massiva stjärnor. Flera av objekten visar stark variation i röntgenutmatning, tecken på våldsamma interaktioner mellan kompaktstjärnorna och deras följeslagare.

Ett par papper som beskriver dessa resultat publicerades den 10 februari, 2017 -numret av The Astrophysical Journal och är tillgängligt online här och här. Författarna till studien är Silas Laycock från UMass Lowells Center for Space Science and Technology (UML); Rigel Capallo, en doktorand vid UML; Dimitris Christodoulou från UML; Benjamin Williams från University of Washington i Seattle; Breanna Binder från California State Polytechnic University i Pomona; och, Andrea Prestwich från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Massa.