Vores nye undersøgelse af den nærliggende Starburst Galaxy Haro 11 har vist, at stærke røntgenemitterende supervind kan være en nøglemekanisme, der gør det muligt for galakser at lække ioniserende stråling, hvilket antages at have spillet en vigtig rolle i den kosmiske reionisering i det tidlige univers.
I vores undersøgelse offentliggjort i Astronomi og astrofysikvi kiggede på detaljerede røntgendata fra NASAs Chandra røntgenobservatorium og ESAs XMM-Newton for at undersøge røntgenaktiviteten af Haro 11, som er en unik Lyman-kontinuumemitter i vores nærliggende univers.
Galakser som Haro 11 giver os en unik mulighed for at studere fysikken i ioniserende stråling flugt tæt på. Disse mekanismer var sandsynligvis centrale for at reionisere det tidlige univers, men de er ekstremt vanskelige at studere ved høj rødskift på grund af høje afstande.
To røntgenkilder, to historier
Haro 11 er hjemsted for to fremtrædende røntgenkilder-X1 og X2-som er rumligt forbundet med massive stjernedannende regioner kendt som knuder B og C. begge antages at have ultraluminøse røntgenkilder, og de udsender begge i det ioniserende Lyman-kontinuum (LYC).
Men underligt, lækker røntgenkilden x2, den svagere røntgenkilde, mere LYC-stråling end den mere røntgenstråle-lysende kilde X1. Derudover kan røntgenkilden X1 med en højere lysstyrke være vært for et akkreterende kompakt objekt, som et sort-masses sort hul.
For at karakterisere røntgenegenskaberne for disse to røntgenkilder udførte vi detaljeret spektral modellering af røntgenspektre. Vores analyse afslørede, at røntgenkilden X2, der lækker mere LYC-stråling, udviser en markant lavere synslinie-absorberende materiale-cirka 10 gange mindre end for den mere røntgenstråle-lysende kilde X1.
Dette bevis tyder på, at X2 er mindre dækket af gas og støv, potentielt på grund af virkningen af stærke supervind genereret af intens stjernedannelse og samlet supernovae. Disse udstrømninger kan potentielt danne hulrum i det interstellære medium, åbningskanaler til at undslippe LYC -fotoner.
En supervinddrevet flugtvej?
For at undersøge den spektrale variation i røntgenkilderne X1 og X2 udførte vi en hovedkomponentanalyse (PCA), en lineær dimensionalitetsreduktionsteknik, der nedbrydes forskellige tilstande med spektral og tidsmæssig ændring.
PCA bruges ofte til dataforarbejdning til datamining og maskinlæring. Vores analyse viste forskellige emissionsmønstre med toppe ved energiniveau, der matcher H-lignende og he-lignende ionlinjer, ligesom dem fra magnesium og silicium, hvilket indikerer varme, ioniserede gasformige udstrømninger.
Disse underskrifter spejler, hvad der er observeret i andre starburst-drevne supervind, såsom i cigaret Galaxy Messier 82 og billedhuggergalakse (NGC 253).
Vi mener, at de observerede røntgenvariationer i røntgenkilderne X1 og X2 sandsynligvis er knyttet til disse starburst-drevne supervind, hvilket gør det lettere for ioniserende stråling at lække ud af galaksen. Den nuværende undersøgelse er første gang, vi statistisk har knyttet røntgenstrålevariabilitet til de tarburst-drevne udstrømninger og LYC-lækage i Haro 11.
Det understøtter ideen om, at feedback fra stjernevind og supernovaer kan spille en vigtig rolle i dannelsen af galaktiske kanaler, hvilket letter flugt af ioniserende fotoner.
Implikationer for kosmisk reionisering
Vores fund understøtter et voksende bevismateriale om, at supervind og feedback-drevne udstrømning er medvirkende til at give unge, kompakte galakser mulighed for at lække Lyman-kontinuumstråling. Denne proces menes at være det, der bidrog til den kosmiske reionisering af det intergalaktiske medium en milliard år efter big bang.
Mens direkte røntgenobservationer af tidlige højrødskift-galakser forbliver udfordrende på grund af deres afstand og besvimelse, tilbyder lokale analoger som Haro 11 en kraftig proxy.
Vores undersøgelse fremhæver også behovet for mere detaljerede og klarere røntgenobservationer for at identificere svage emissionslinjer og bedre forstå, hvor varmt plasma, ioniserende stråling og de omgivende interstellar medium interagerer.
Denne historie er en del af Science X -dialogen, hvor forskere kan rapportere fund fra deres offentliggjorte forskningsartikler. Besøg denne side for information om Science X -dialogen og hvordan man deltager.