En 1887, El astrónomo estadounidense Lewis Swift descubrió una nube brillante, o nebulosa, que resultó ser una pequeña galaxia a unos 2,2 millones de años luz de la Tierra. Hoy dia, se conoce como la galaxia "starburst" IC 10, refiriéndose a la intensa actividad de formación estelar que ocurre allí.

Más de cien años después del descubrimiento de Swift, Los astrónomos están estudiando IC 10 con los telescopios más potentes del siglo XXI. Nuevas observaciones con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA revelan muchos pares de estrellas que algún día pueden convertirse en fuentes de quizás el fenómeno cósmico más emocionante observado en los últimos años:las ondas gravitacionales.

Al analizar las observaciones de Chandra de IC 10 que abarcan una década, Los astrónomos encontraron más de una docena de agujeros negros y estrellas de neutrones que se alimentaban de gas de jóvenes, compañeros estelares masivos. Estos sistemas de estrellas dobles se conocen como "binarios de rayos X" porque emiten grandes cantidades de luz de rayos X. Mientras una estrella masiva orbita alrededor de su compacta compañera, ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones, el material se puede separar de la estrella gigante para formar un disco de material alrededor del objeto compacto. Las fuerzas de fricción calientan el material que cae a millones de grados, produciendo una fuente de rayos X brillante.

Cuando la estrella compañera masiva se queda sin combustible, sufrirá un colapso catastrófico que producirá una explosión de supernova, y dejar un agujero negro o una estrella de neutrones. El resultado final son dos objetos compactos:un par de agujeros negros, un par de estrellas de neutrones, o un agujero negro y una estrella de neutrones. Si la separación entre los objetos compactos se vuelve lo suficientemente pequeña con el paso del tiempo, producirán ondas gravitacionales. Tiempo extraordinario, el tamaño de su órbita se reducirá hasta que se fusionen. LIGO ha encontrado tres ejemplos de pares de agujeros negros que se fusionan de esta manera en los últimos dos años.

Las galaxias Starburst como IC 10 son lugares excelentes para buscar binarios de rayos X porque están produciendo estrellas rápidamente. Muchas de estas estrellas recién nacidas serán parejas de estrellas jóvenes y masivas. El más masivo del par evolucionará más rápidamente y dejará un agujero negro o una estrella de neutrones asociada con la estrella masiva restante. Si la separación de las estrellas es lo suficientemente pequeña, se producirá un sistema binario de rayos X.

Esta nueva imagen compuesta de IC 10 combina datos de rayos X de Chandra (azul) con una imagen óptica (rojo, verde, azul) tomada por el astrónomo aficionado Bill Snyder del Observatorio Heavens Mirror en Sierra Nevada, California. Las fuentes de rayos X detectadas por Chandra aparecen como un azul más oscuro que las estrellas detectadas con luz óptica.

Las estrellas jóvenes en IC 10 parecen tener la edad justa para brindar una cantidad máxima de interacción entre las estrellas masivas y sus compactas compañeras. produciendo la mayoría de las fuentes de rayos X. Si los sistemas fueran más jóvenes, entonces las estrellas masivas no habrían tenido tiempo de convertirse en supernova y producir una estrella de neutrones o un agujero negro, o la órbita de la estrella masiva y el objeto compacto no habrían tenido tiempo de encogerse lo suficiente para que comenzara la transferencia de masa. Si el sistema estelar fuera mucho más antiguo, entonces ambos objetos compactos probablemente ya se habrían formado. En este caso, la transferencia de materia entre los objetos compactos es poco probable, impidiendo la formación de un disco emisor de rayos X.

Chandra detectó 110 fuentes de rayos X en IC 10. De estas, más de cuarenta también se ven en luz óptica y 16 de estos contienen "supergigantes azules", cuales son el tipo de joven, masivo, estrellas calientes descritas anteriormente. La mayoría de las otras fuentes son binarios de rayos X que contienen estrellas menos masivas. Varios de los objetos muestran una fuerte variabilidad en su salida de rayos X, indicativo de interacciones violentas entre las estrellas compactas y sus compañeras.

Un par de artículos que describen estos resultados se publicaron el 10 de febrero, Edición de 2017 de The Astrophysical Journal y está disponible en línea aquí y aquí. Los autores del estudio son Silas Laycock del Centro de Ciencia y Tecnología Espacial (UML) de UMass Lowell; Rigel Capallo, estudiante de posgrado en UML; Dimitris Christodoulou de UML; Benjamin Williams de la Universidad de Washington en Seattle; Breanna Binder de la Universidad Politécnica del Estado de California en Pomona; y, Andrea Prestwich del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Cambridge, Masa.