En gåtfull röntgenkälla som avslöjas som en del av ett datavinningsprojekt för gymnasieelever visar outforskade vägar gömda i det stora arkivet för ESA:s XMM-Newton röntgenobservatorium.

När XMM-Newton lanserades 1999, de flesta elever som slutar gymnasiet idag var inte ens födda. Ändå har ESA:s nästan två decennium gamla röntgenobservatorium många överraskningar att utforska av nästa generations forskare.

Ett smakprov på nya upptäckter avslöjades i ett nyligen genomfört samarbete mellan forskare vid National Institute of Astrophysics (INAF) i Milano, Italien, och en grupp elever i tolfteklass från en gymnasieskola i närliggande Saronno.

Den fruktbara interaktionen var en del av Exploring the X-ray Transient and variable Sky-projektet, EXTRAS, en internationell forskningsstudie av variabla källor från de första 15 åren av XMM-Newton-observationer.

"Vi publicerade nyligen EXTraS-katalogen, som inkluderar alla röntgenkällor – ungefär en halv miljon – vars ljusstyrka förändras över tiden som observerats av XMM-Newton, och listar flera observerade parametrar för varje källa, " säger Andrea De Luca, en av forskarna som koordinerade studentprojektet.

"Nästa steg var att fördjupa sig i denna stora datamängd och hitta potentiellt intressanta källor, och vi trodde att detta skulle vara en spännande utmaning för en studentpraktik, tillägger Andrea.

Forskare vid INAF i Milano har samarbetat med lokala skolor i några år, värd flera grupper av studenter vid institutet under ett par veckor och bädda in dem i de olika forskargruppernas aktiviteter.

"För detta specifika projekt, eleverna fick en introduktion om astronomi och de exotiska källor vi studerar med röntgenteleskop, samt en handledning om databasen och hur man använder den, "förklarar Ruben Salvaterra, en annan forskare som är involverad i programmet.

"När de var redo att utforska dataarkivet, de visade sig vara mycket effektiva och fyndiga. "

De sex studenterna analyserade cirka 200 röntgenkällor, tittar på deras ljuskurva – en graf som visar objektets variabilitet över tid – och kontrollerar den vetenskapliga litteraturen för att verifiera om de redan har studerats.

Så småningom, de identifierade en handfull källor som uppvisade intressanta egenskaper – en kraftfull flamma, till exempel - som inte tidigare rapporterats av andra studier.

"En av källorna stack ut som särskilt spännande, säger Andrea.

Med den kortaste blossen av alla analyserade objekt, denna källa verkar vara belägen i klothopen NGC 6540 – en tät grupp av stjärnor – och hade inte studerats tidigare.

Efter att ha presenterat sina resultat för forskarna i ett seminarium, eleverna gick tillbaka till skolan. Men jobbet för Andrea, Ruben och medarbetare hade bara börjat.

"Källan som identifierats av eleverna visar ljusstyrkaändringar som inga andra kända objekt, så vi började titta mer i detalj, säger Ruben.

En annars lågljuskälla för röntgenstrålar, XMM-Newton såg det ljusare med upp till 50 gånger sin normala nivå 2005, och faller snabbt igen efter cirka fem minuter.

Stjärnor som vår sol lyser måttligt i röntgenstrålar, och ibland genomgår bloss som ökar deras ljusstyrka som den som observeras i denna källa. Dock, sådana händelser varar normalt mycket längre – upp till några timmar eller till och med dagar.

Å andra sidan, korta utbrott observeras i binära stjärnsystem som är värd för en tät stjärnrest som neutronstjärna, men dessa utgjutningar av röntgenstrålar kännetecknas av en mycket högre ljusstyrka.

"Denna händelse utmanar vår förståelse av röntgenutbrott:för kort för att vara en vanlig stjärnflamma, men för svag för att kunna kopplas till ett kompakt föremål, " förklarar samarbetspartner Sandro Mereghetti, huvudförfattare till tidningen som presenterar resultaten.

En annan möjlighet är att källan är en så kallad kromosfäriskt aktiv binär, ett dubbelt system av stjärnor med intensiv röntgenaktivitet orsakad av processer i deras kromosfär, ett mellanlager i en stjärnas atmosfär. Men även i detta fall, det stämmer inte överens med egenskaperna hos något känt objekt i denna klass.

Forskarna misstänker att denna märkliga källa inte är unik, och att andra objekt med liknande egenskaper lurar i XMM-Newton-arkivet men har ännu inte identifierats på grund av kombinationen av låg ljusstyrka och kort varaktighet av flare.

"Den systematiska studien av variabilitet som ledde till sammanställningen av EXTraS -katalogen, tillsammans med detta första försök till datautvinning, föreslår att vi har öppnat en ny, outforskat fönster på röntgenuniversum, tillägger Sandro.

Teamet planerar att studera den nyligen identifierade källan mer i detalj för att bättre förstå dess natur, medan du söker efter fler liknande föremål i arkivet.

"Det är spännande att hitta dolda juveler som denna källa i XMM-Newtons arkiv, och att unga elever hjälper oss att hitta dem samtidigt som de lär sig och har roligt, avslutar Norbert Schartel, XMM-Newton-projektforskare vid ESA.