Astronomer har upptäckt en speciell sorts neutronstjärna för första gången utanför Vintergatan, med hjälp av data från NASA:s Chandra X-ray Observatory och European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) i Chile.

Neutronstjärnor är de ultratäta kärnorna av massiva stjärnor som kollapsar och genomgår en supernovaexplosion. Denna nyligen identifierade neutronstjärna är en sällsynt sort som har både ett lågt magnetfält och ingen stjärnkompanjon.

Neutronstjärnan finns i resterna av en supernova – känd som 1E 0102.2-7219 (förkortat E0102) – i det lilla magellanska molnet, ligger 200, 000 ljusår från jorden.

Denna nya sammansatta bild av E0102 låter astronomer lära sig nya detaljer om detta objekt som upptäcktes för mer än tre decennier sedan. På den här bilden, Röntgenbilder från Chandra är blå och lila, och data för synligt ljus från VLT:s Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument är klarröda. Ytterligare data från rymdteleskopet Hubble är mörkröda och gröna.

Syrerika supernovarester som E0102 är viktiga för att förstå hur massiva stjärnor smälter ihop lättare element till tyngre innan de exploderar. Sett upp till några tusen år efter den ursprungliga explosionen, syrerika rester innehåller skräpet som kastas ut från den döda stjärnans inre. Detta skräp (synligt som en grön filamentstruktur i den kombinerade bilden) observeras idag slingra genom rymden efter att ha drivits ut i miljontals miles per timme.

Chandra-observationer av E0102 visar att supernovaresterna domineras av en stor ringformad struktur i röntgenstrålar, associerad med supernovans sprängvåg. De nya MUSE -uppgifterna avslöjade en mindre ring av gas (i knallrött) som expanderar långsammare än explosionsvågen. I mitten av denna ring är en blå punktliknande källa för röntgenstrålar. Tillsammans, den lilla ringen och punktkällan fungerar som ett himmelskt tjuröga.

De kombinerade Chandra- och MUSE-data tyder på att denna källa är en isolerad neutronstjärna, skapades i supernovaexplosionen för ungefär två årtusenden sedan. Röntgenenergisignaturen, eller "spektrum, " från denna källa är mycket lik den för neutronstjärnorna som ligger i mitten av två andra berömda syrerika supernovarester:Cassiopeia A (Cas A) och Puppis A. Dessa två neutronstjärnor har inte heller följeslagningsstjärnor.

Bristen på bevis för utökad radioemission eller pulsad röntgenstrålning, typiskt förknippad med snabbt roterande högmagnetiserade neutronstjärnor, indikerar att astronomerna har upptäckt röntgenstrålningen från den heta ytan av en isolerad neutronstjärna med låga magnetfält. Ett tiotal sådana objekt har upptäckts i Vintergatans galax, men detta är den första som upptäckts utanför vår galax.

Men hur hamnade den här neutronstjärnan i sin nuvarande position, till synes förskjuten från mitten av det cirkulära skalet av röntgenemission som produceras av supernovans blåsvåg? En möjlighet är att supernovaexplosionen inträffade nära mitten av kvarlevan, men neutronstjärnan sparkades bort från platsen i en asymmetrisk explosion, med en hög hastighet på cirka två miljoner miles i timmen. Dock, i detta scenario, det är svårt att förklara varför neutronstjärnan är i dag, så prydligt omringad av den nyligen upptäckta ringen av gas som ses vid optiska våglängder.

En annan möjlig förklaring är att neutronstjärnan rör sig långsamt och dess nuvarande position är ungefär där supernovaexplosionen inträffade. I detta fall, materialet i den optiska ringen kan ha stötts ut antingen under supernovaexplosionen, eller av den dömda stamfadersstjärnan upp till några tusen år tidigare.

En utmaning för detta andra scenario är att explosionsplatsen skulle vara belägen långt bort från centrum av kvarlevan, vilket bestäms av den utökade röntgenstrålningen. Detta skulle innebära en speciell uppsättning omständigheter för omgivningen av E0102:t.ex. en hålighet huggen av vindar från förfaderstjärnan före supernovaexplosionen, och variationer i densiteten hos den interstellära gasen och dammet som omger resten.

Framtida observationer av E0102 vid röntgen, optisk, och radiovåglängder borde hjälpa astronomer att lösa detta spännande nya pussel som den ensamma neutronstjärnan ställer.

En artikel som beskriver dessa resultat publicerades i aprilnumret av Natur Astronomi , och finns på nätet.