Een schurkenster is er een die aan de zwaartekracht van zijn eigen sterrenstelsel is ontsnapt. Deze sterren zweven door de intergalactische ruimte en worden daarom ook wel intergalactische sterren genoemd. Soms, wanneer een schurkenster uit zijn melkweg wordt uitgestoten, sleept hij zijn binaire paar mee voor de rit.
Astronomen denken dat de meeste sterren in binaire relaties leven, waarbij twee sterren om elkaar heen draaien of om een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien. De dubbelsterren hoeven geen sterren te zijn zoals onze zon; het kunnen meer exotische stellaire objecten zijn, zoals neutronensterren. Een nieuwe studie op basis van gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory belicht een aantal van deze paren en hoe ze werden uitgeworpen.
"Het is als een gast die wordt gevraagd om een feestje te verlaten met een gewelddadige vriend."
Xiangyu Jin, hoofdauteur, McGill University
De hoofdauteur van de studie is Xiangyu Jin van de McGill University in Montreal, Canada. Het artikel heet "Chandra Detection of Intra-cluster X-ray Sources in Fornax" en wordt gepubliceerd in The Astrophysical Journal. Zoals de titel al zegt, concentreerde het team zich op de Fornax-melkwegcluster, een regio op ongeveer 60 miljoen lichtjaar van de aarde.
Het team vond ongeveer 30 röntgenbronnen in de Fornax-regio die zich buiten elk sterrenstelsel bevinden. Het zijn waarschijnlijk paren van sterren die uit hun sterrenstelsels zijn uitgestoten. Hoe gebeurt het?
Een verklaring betreft supernova-explosies en neutronensterren.
Wanneer een ster met voldoende massa het einde van zijn fusielevensduur bereikt, explodeert hij als een supernova. Die explosie laat een neutronenster achter. Afhankelijk van de omstandigheden is die ontploffing ongelijkmatig en kan de terugslag de neutronenster uit zijn melkweg sturen. En het kan zijn binaire partner meenemen.
"Het is als een gast die wordt gevraagd om een feestje te verlaten met een gewelddadige vriend", zei Jin. "De begeleidende ster wordt in deze situatie uit de melkweg gesleept, simpelweg omdat hij in een baan om de ster staat die supernova werd."
Deze malafide binaire bestanden zijn moeilijk te herkennen, maar er is een manier. Als het paar dicht genoeg bij elkaar is, zal het zwaardere paar het andere gaan voeden, materie naar zich toe trekken en een gasvormige schijf vormen. Daarbij begint de materie steeds sneller rond de grotere ster te draaien. Wrijving verhit dan de zaak en de gasvormige schijf verhit tot tientallen miljoenen graden. Vervolgens zendt het röntgenstralen uit, wat het Chandra-observatorium deskundig is om te zien.
Het team gebruikte 15 dagen Chandra-waarnemingen verspreid over meerdere jaren en in combinatie met optische waarnemingen konden ze bevestigen dat de 30 röntgenbronnen zich niet in een van de sterrenstelsels in de Fornax-cluster bevinden en in feite schurkenstaten zijn.
"In plaats van vast te zitten aan een bepaald sterrenstelsel, bestaan deze paren sterren nu in de ruimte tussen sterrenstelsels, of zijn ze op weg uit hun thuisstelsel", zegt co-auteur Meicun Hou van de Nanjing Universiteit in China.
Maar niet alle drijvende, schurkensterren werden uit hun eigen melkwegstelsel verdreven. Het team vond ook nog eens 150 röntgenbronnen buiten een galactische grens. Ze kunnen zich in de verre uithoeken van de halo rond de Fornax-cluster bevinden.
In plaats van te zijn uitgestoten als gevolg van supernova-explosies, zijn ze mogelijk het slachtoffer geweest van nauwe galactische ontmoetingen. Wanneer twee sterrenstelsels botsen of dicht genoeg bij elkaar passeren, worden sommige binaries van de röntgenstralen gravitatie verstoord en naar de intergalactische ruimte gestuurd. Of het kunnen overblijfselen zijn van een sterrenstelsel dat van sterren is ontdaan door een van deze galactische ontmoetingen.
"Dit is als het einde van een feest, waarbij de aanwezigen in verschillende richtingen vertrekken en alleen de gastheren achterblijven", zegt co-auteur Zhenlin Zhu, ook van de Nanjing Universiteit. "In het geval van Fornax is het extreme geval dat de originele sterrenstelsels niet echt meer bestaan."
De Chandra-waarnemingen in deze studie bedroegen 15 dagen, waardoor het team 1.177 röntgenbronnen kon ontdekken binnen hun zoekgebied, dat 29 sterrenstelsels in de Fornax-cluster omvat. Het team schatte hoeveel van deze bronnen waarschijnlijk tot sterrenstelsels in de cluster behoren en hoeveel verder weg gelegen bronnen niet in de cluster aanwezig zijn. Dit leverde hen ongeveer 180 bronnen op die ver buiten de belangrijkste stellaire gebieden van sterrenstelsels in de cluster lagen.
"Hoewel we erg enthousiast zijn over wat we hebben gevonden, suggereren onze gegevens dat er mogelijk nog veel meer van deze verwijderde binaire bestanden zijn die te zwak zijn om te worden gezien in de Chandra-gegevens", zegt co-auteur Zhiyuan Li, ook van de Nanjing Universiteit. 'We hebben langere Chandra-waarnemingen nodig om deze populatie van zwakkere bronnen op te sporen.'
