Tähtitieteilijät paljastivat, että hyvin tunnettu Linnunradalla oleva röntgenkaksoistähti, jonka tarkempi luonne on ollut tutkijoille tähän asti arvoitus, on todellisuudessa piilotettu ultrakirkas röntgenlähde.
Röntgenkaksoistähdet ovat kiehtovia järjestelmiä, jotka koostuvat kahdesta taivaankappaleesta: tavallisesta tähdestä ja kompaktista, kuolleesta kohteesta, kuten mustasta aukosta tai neutronitähdestä, joka imee materiaalia kumppanitähdestään. Tällaisia lähteitä on toistaiseksi tunnistettu galaksistamme muutamia satoja. Röntgenkaksoistähtien gravitaatioenergian vapautuminen on yksi maailmankaikkeuden voimakkaimmista ilmiöistä.
Yksi ensimmäisistä kosmoksesta löydetyistä röntgenkaksoistähdistä on Cygnus X-3. Tämä kaksoisjärjestelmä on 1970-luvun alkupuolelta lähtien ollut tunnettu siitä, että se voi hetkellisesti esiintyä yhtenä voimakkaimmista radiolähteistä, mutta muutaman päivän kuluttua se himmenee tai katoaa kokonaan. Tämä omituinen piirre sai tähtitieteilijät tarttumaan puhelimiin ja tekemään yhteistyötä tähtitieteellisten havaintojen yhdistämiseksi eri puolilla maailmaa. Järjestelmän ainutlaatuinen käyttäytyminen näiden lyhytaikaisten ja erittäin korkeaenergisten tapahtumien aikana on ristiriidassa sen muuten "normaalin" luonteen kanssa. Tämä johti siihen, että R.M. Hjellming nimesi sen vuonna 1973 "tähtitieteelliseksi arvoitukseksi Cygnus X-3". Siitä lähtien tähtitieteilijät ovat ponnistelleet järjestelmän luonteen ymmärtämiseksi.
Nyt tutkijat ovat saavuttaneet läpimurron tämän arvoituksen ratkaisemisessa Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) NASA:n satelliitin avulla, joka oli laukaistu vuonna 2021. Turun yliopiston akatemiatutkijan ja tutkimuksen pääkirjoittajan Alexandra Veledinan mukaan röntgensäteilyn polarisaation avulla on saatu tietoa kaasun muodostelmasta, joka ympäröi mustaa aukkoa.
– Olemme havainneet, että mustan aukon ympäröi tiheän ja läpinäkymättömän aineen vaippa. Havaitsemamme röntgenvalo on heijastus kaasun muodostaman suppilon sisemmistä seinistä. Suppilo on kuin kuppi, jonka sisäpinta on peilaava, Veledina kertoo.
Näkymä kohti mustaa aukkoa röntgenkaksoistähdessä ja satelliitin havaitsemat röntgensäteet, jotka heijastuvat aukkoa ympäröivän voimakkaan ulosvirtauksen sisäpinnalta. Kuvitus: Alexander Mushtukov.
Tämän havainnon tekeminen johti siihen, että tutkijat tunnistivat Cygnus X-3:n kuuluvan ultrakirkkaiden röntgenlähteiden (ULX) luokkaan. Ne kuluttavat materiaa niin valtavalla nopeudella, että huomattava osa putoavasta materiasta ei mahdu tapahtumahorisontin sisälle, vaan pikemminkin syljetään pois järjestelmästä.
– ULX:t havaitaan tyypillisesti valopilkkuina etäisten galaksien kuvissa, ja kohdetta ympäröivä suppilo vahvistaa niistä purkautuvaa valoa kuin megafoni, kertoo Juri Poutanen, fysiikan ja tähtitieteen laitoksen professori ja yksi tutkimuksen kirjoittajista.
– Kuitenkin, johtuen näiden lähteiden valtavista etäisyyksistä, jotka ovat tuhansia kertoja kauempana kuin galaksimme, ne nähdään kaukoputkilla suhteellisen himmeinä. Löytömme on nyt paljastanut omasta galaksistamme kirkkaan vastineen näistä kaukaisista ULX:istä.
Tämä merkittävä löytö merkitsee uutta vaihetta tämän epätavallisen kosmisen lähteen tutkimisessa, mikä mahdollistaa äärimmäisen aineen kulutuksen syvällisemmän tutkimisen. Tutkimus on julkaistu Nature Astronomy -lehdessä.
