Forskare använde röntgenbilder som denna för att identifiera bildandet av en magnetar. Olika färger representerar olika nivåer av röntgenenergi som upptäckts av Chandra X-Ray Observatory. Kredit:Chandra X-Ray Observatory
En forskare från University of Arkansas är en del av ett team av astronomer som har identifierat ett utbrott av röntgenstrålning från en galax cirka 6,5 miljarder ljusår bort, vilket är förenligt med sammanslagning av två neutronstjärnor för att bilda en magnetar — en stor neutronstjärna med ett extremt kraftfullt magnetfält. Baserat på denna observation, forskarna kunde beräkna att fusioner som denna sker ungefär 20 gånger per år i varje region av en miljard ljusår i kubik.
Forskargruppen, som inkluderar Bret Lehmer, biträdande professor i fysik vid University of Arkansas, analyserade data från Chandra X-ray Observatory, NASA:s flaggskeppsröntgenteleskop.
Chandra Deep Field-South-undersökningen inkluderar mer än 100 röntgenobservationer av ett enda område på himlen under en period på mer än 16 år för att samla in information om galaxer i hela universum. Lehmer, som har arbetat med observatoriet i 15 år, samarbetat med kollegor i Kina, Chile och Nederländerna, och vid Pennsylvania State University och University of Nevada. Studien publicerades i Natur .
En neutronstjärna är en liten, mycket tät stjärna, i genomsnitt cirka 12 mil i diameter. Neutronstjärnor bildas genom kollapsen av en stjärna som är tillräckligt massiv för att producera en supernova, men inte tillräckligt massivt för att bli ett svart hål. När två neutronstjärnor går samman och blir en magnetar, det resulterande magnetfältet är 10 biljoner gånger starkare än en köksmagnet.
"Neutronstjärnor är mystiska eftersom materien i dem är så extremt tät och olik allt som kan reproduceras i ett laboratorium, " Lehmer förklarade. "Vi har ännu inte en bra förståelse av det fysiska tillståndet av materien i neutronstjärnor. Sammanslagningar som involverar neutronstjärnor producerar massor av unika data som ger oss ledtrådar om själva neutronstjärnornas natur och vad som händer när de kolliderar."
En ljus skur av röntgenstrålar som upptäckts av NASA:s Chandra X-ray Observatory signalerar sannolikt sammanslagning av två neutronstjärnor – täta stjärnobjekt packade huvudsakligen med neutroner. Källan till röntgenstrålningen, dubbad XT2, ligger i Chandra Deep Field South (CDF-S), en liten del av himlen i Fornax-stjärnbilden. Det bredare synfältet visar en optisk bild från Hubble Space Telescope av en del av CDF-S-fältet, medan insättningen visar en Chandra-bild som endast fokuserar på XT2. Kredit:Röntgen:NASA/CXC/Univ. of Science and Technology of China/Y. Xue et al.; Optisk:NASA/STScI
En tidigare upptäckt av två neutronstjärnor som smälter samman, som använde gravitationsvågor och gammastrålar för att göra observationen, gav astronomer ny insikt i dessa objekt. Forskargruppen använde denna nya information för att leta efter mönster i Chandra Observatorys röntgendata som överensstämde med vad de lärde sig om sammanslagna neutronstjärnor.
Forskarna hittade ett utbrott av röntgenstrålar i data från Chandra Deep Field-South-undersökningen. Efter att ha uteslutit andra möjliga källor till röntgenstrålning, de fastställde att signalerna kom från processen med två neutronstjärnor som bildar en magnetar.
"Ett viktigt bevis är hur signalen förändrades över tiden, ", sade Lehmer. "Den hade en ljus fas som platåerade och sedan föll av på ett mycket specifikt sätt. Det är precis vad du kan förvänta dig av en magnetar som snabbt förlorar sitt magnetfält genom strålning."
Liknande beräkningar om hastigheten för sammanslagningar av neutronstjärnor har gjorts baserat på sammanslagningar som detekterats av gravitationsvågor och gammastrålar, stärker argumenten för att använda röntgendata för att hitta sådana exotiska sammanslagningshändelser i universum.
