Diffuse, Non-Thermal X-ray Emission from the Galactic Star Cluster Westerlund 1

نقدم الانبعاث السحابي الضوئي المتداول الذي تم التعرف عليه في مشاهدات شاندرا للعشوائية الشائعة الكبيرة المجرة وسترلند 1. بعد إزالة المصادر الضوئية النقطية إلى حد الاكتمال 2e31 erg/s، نحن نعرف 3e34 erg/s (2--8 keV) من الانبعاث المتداول. يمكن توصيف توزيع الانبعاث كنوع من النوع اللورنزي الطويل الشبه الناقص مع نصف العرض النصف الأقصى على المحور الرئيسي 25+/-1، مشابه لتوزيع المصادر النقطية في العشوائية، بالإضافة إلى هالو 5 من الانبعاث الممتدة. يتحكم طيف الانبعاث المتداول في عنصر متجه الصافي الصلب الذي يمكن أن يتم توصيفه كحرارة kT>3 keV الذي له غنى حديدي بصلابة (<0.3 الشمسية)، أو كانبعاث غير حراري يمكن أن يكون نور النجوم الذي يتم إعكس الضوء الكومبتوني بواسطة الإلكترونات الميف. ينتج فقط 5٪ من الشعاع من الحرارة kT=0.7 keV. يشير ضعف الأشعاع للحرارة وعدم وجود خط حديدي 6.7 keV إلى أن <40,000 نجوم غير معروفة بأحجام بين 0.3 و2 مشون قد تكون موجودة في العشوائية. بالإضافة إلى ذلك، يكون الشعاع في الانبعاث المتداول بمقدار مرتين أقل مما يتوقع من العشوائية التي تموج بسرعة أكبر من الصواريخ، ولا توجد أي دليل على وجود بقايا حرارية التي تنتجها النيون. تستهلك أقل من 1e-5 من الأشعاع الميكانيكي للعشوائية كأشعاع 2--8 keV X-rays، مما يترك كمية كبيرة من الطاقة التي إما أن تنبعث في ترددات أخرى، أو تنفذ خارج حدود الصورة الخاصة بنا، أو تهرب إلى الفضاء الجرافيكي.

We present the diffuse X-ray emission identified in Chandra observations of the young, massive Galactic star cluster Westerlund 1. After removing point-like X-ray sources down to a completeness limit of 2e31 erg/s, we identify 3e34 erg/s (2--8 keV) of diffuse emission. The spatial distribution of the emission can be described as a slightly-elliptical Lorentzian core with a half-width half-maximum along the major axis of 25+/-1, similar to the distribution of point sources in the cluster, plus a 5 halo of extended emission. The spectrum of the diffuse emission is dominated by a hard continuum component that can be described as a kT>3 keV thermal plasma that has a low iron abundance (<0.3 solar), or as non-thermal emission that could be stellar light that is inverse-Compton scattered by MeV electrons. Only 5% of the flux is produced by a kT=0.7 keV plasma. The low luminosity of the thermal emission and the lack of a 6.7 keV iron line suggests that <40,000 unresolved stars with masses between 0.3 and 2 Msun are present in the cluster. Moreover, the flux in the diffuse emission is a factor of two lower than would be expected from a supersonically-expanding cluster wind, and there is no evidence for thermal remnants produced by supernovae. Less than 1e-5 of the mechanical luminosity of the cluster is dissipated as 2--8 keV X-rays, leaving a large amount of energy that either is radiated at other wavelengths, is dissipated beyond the bounds of our image, or escapes into the intergalactic medium.