11 februari 2012

Artikelen Reacties

Je bent hier: Home / Archief voor neutronensterren

Wat veroorzaakte de Kerst-gammaflitser van 2010?

30 november 2011 Door Reageer

Impressie van de 'Kerst-gammaflitser' GRB 101225A

Op 25 december 2010 zag de Swift satelliet van de NASA met z’n Burst Alert Telescope (BAT) een felle uitbarsting in gammastraling vanuit het sterrenbeeld Andromeda. De gamma-uitbarsting duurde maar liefst 28 minuten en dat is voor een gammaflitser erg lang1. Met andere telescopen, zoals de Hubble ruimtetelescoop, probeerde men de ‘afterglow’ van de uitbarsting te detecteren, maar dat leverde weinig informatie op en men was niet in staat om de afstand tot de bron te bepalen. Vandaar het probleem waarvoor de sterrenkundigen zich bij de Christmas burst, officieel GRB 101225A geheten, gesteld zien: wat is de precieze aard van het object dat deze gammaflitser met z’n lange duur veroorzaakte? Afhankelijk van de vraag hoe ver dat object precies van de aarde verwijderd is zijn er nu twee modellen opgesteld en in beide modellen is een neutronenster betrokken. In het ene model is er sprake van een neutronenster, die een komeet ter grootte van de helft van de dwergplaneet Ceres aantrekt en oppeuzelt. Zo’n neutronenster is het restant van een zware ster, dat na een supernova overblijft en dat de massa van een half miljoen keer de aarde herbergt in een bolletje van zo’n 10 km groot. Als zo’n forse komeet – of planetoïde – tegen de neutronenster knalt kan zo’n langdurige gammaflits ontstaan. Dit scenario zou zich binnen de Melkweg moeten hebben afgespeeld, op een afstand tot ongeveer 10.000 lichtjaar. Het andere model zegt dat het gebeuren véél verder weg plaatsvond, op zo’n 5,5 miljard lichtjaar. Ook hier gaat het om een neutronenster, maar dit keer eentje die om een gewone ster draait en die op een gegeven moment IN die ster terechtkomt en dan naar binnen spiraliseert. Ook dat leidt tot een enorme uitbarsting in gammalicht, als de neutronenster na 18 maanden van spiraliseren en vijf rotaties uiteindelijk versmelt met de sterkern en er een zwart gat wordt gevormd. Meer over beide modellen in de volgende video:

:bron: Bron: NASA.

Noot:
  1. Normaal worden twee klassen van gammaflitsers onderscheiden: de korte (<2s) en de lange (>2s), waarbij die laatste meestal niet meer dan enkele minuten duurt. [↩]
Onderwerp: gammaflitsers, kometen, neutronensterren/pulsars Tags: , , ,

Neutronenster blaast modellen voor röntgenflitsen op

15 september 2011 Door Reageer

Impressie van neutronenster J17480

Amsterdamse astronomen hebben een neutronenster waargenomen die spot met de gangbare modellen voor röntgenflitsen op dit soort extreme objecten. In het geval van de neutronenster in de röntgendubbelster IGR J17480-2446 blijkt het magneetveld van de ster ervoor te zorgen dat sommige delen veel helderder worden in het röntgen dan andere delen. De resultaten van het onderzoek van Yuri Cavecchi et al. (2011) worden gepubliceerd in het tijdschrift Astrophysical Journal Letters. Het gaat om de röntgendubbelster IGR J17480-2446 (hierna J17480) in de bolvormige sterrenhoop Terzan 5. In röntgendubbelsterren draaien een neutronenster en een begeleidende ster om elkaar heen. Neutronensterren zijn 1,5 keer zo zwaar als de zon, maar hebben een middellijn van hooguit 25 km. Ze hebben een sterk zwaartekrachtsveld dat gas van de begeleidende ster aantrekt. Dit gas kan opbouwen op het oppervlak van de neutronenster en exploderen in een snelle, hoogenergetische kernexplosie die Type 1 röntgenflits wordt genoemd. Meestal explodeert het hele oppervlak van de ster gelijkmatig. Echter, in ongeveer 10 procent van de gevallen worden sommige delen van de ster veel helderder dan andere. Waardoor dit gebeurt, is niet begrepen. De afgelopen jaren is een aantal theoretische modellen ontwikkeld om dit verschijnsel te verklaren. Volgens de ene verklaring vertraagt de snelle rotatie van de ster het vlamfront, op dezelfde wijze als de draaiing van de aarde bijdraagt aan de vorming van orkanen (het Corioliseffect). Een ander idee is dat de explosie grote golven veroorzaakt in het oppervlak van de ster. De ‘oceaan’ aan de ene kant van de ster koelt af en verliest helderheid, terwijl de andere kant warmer en helderder blijft. De onderzochte neutronenster J17480 blaast beide modellen op. Net als andere sterren vertoont J17480 ongebruikelijk heldere vlekken op het oppervlak tijdens kernexplosies, maar hij roteert veel langzamer dan andere sterren die dit gedrag vertonen – slechts 10 keer per seconde (de op een na langzaamste draait 245 keer per seconde om zijn eigen as). Bij deze snelheid is het Corioliseffect niet krachtig genoeg om het vlamfront te beperken, waardoor thermonucleaire ‘orkanen’ niet kunnen ontstaan. Ook het idee van grootschalige golfwerking biedt geen oplossing. De astronomen verklaren de ongelijkmatige verbranding op J17480 nu uit de rol die het magneetveld van de ster speelt. Zodra de kernexplosie ontsteekt, zet het brandende gas uit. Het beweegt naar boven en naar buiten en schudt daarmee het magneetveld op, dat als een elastieken band voorkomt dat de vuur-bel zich verder verspreidt. “Er is theoretisch vervolgonderzoek nodig om dit te bevestigen, maar in het geval van J17480 is het een uiterst plausibele verklaring voor onze observaties”, zegt eerste auteur Yuri Cavecchi (Universiteit van Amsterdam). Co-auteur Anna Watts (UvA) benadrukt dat het nieuwe model niet de ongelijkmatige verbranding in alle sterren verklaart. “Het lijkt alleen op te gaan voor deze en misschien nog een aantal andere sterren waarvan het magnetische veld sterk genoeg is om het vlamfront op deze manier te beïnvloeden. Voor andere sterren met dit afwijkende gedrag kunnen de andere modellen nog steeds van toepassing zijn.” :bron: Bron: Nova.

Onderwerp: favoriet, neutronensterren/pulsars Tags: , , ,

Botsende neutronensterren leveren goud op

11 september 2011 Door Reageer

goud, een product van botsende neutronensterren

Het is al decennia bekend dat sterren waterstof omzetten in helium, vervolgens helium in koolstof, zuurstof, enzovoorts. Dat gaat door tot de allerzwaarste sterren ijzer hebben gevormd. Elementen zwaarder dan ijzer, zoals lood en goud, worden alleen gevormd in de extreme omstandigheden tijdens een supernova. Maar de modellen daarvoor waren niet in overeenstemming met de waarnemingen: er blijken twee keer zoveel zware elementen in de Melkweg voor te komen als de supernovae kunnen produceren. Vraag is dus of er nog andere processen zijn waardoor elementen zwaarder dan ijzer kunnen ontstaan. Berekeningen van sterrenkundigen van het Max Planck Institute for Astrophysics (MPA) laten zien dat zo’n alternatief er inderdaad is: botsende neutronensterren. In de cataclysmische omstandigheden na zo’n botsing zou een gigantisch heet plasma ontstaan en als dat zou zijn afgekoeld tot 10 miljard graden zouden elementen als lood, goud, platinum, thorium en plutonium kunnen ontstaan. Eh… vraag is natuurlijk of dubbele neutronensterren voorkomen? Yep, die zijn er, zoals PSR J0737-3039A/B in het sterrenbeeld Grote Hond (Canis Major), 2.000 lichtjaar van ons verwijderd. Die pulsars – feitelijk rondtollende neutronensterren, die als kosmische vuurtorens een bundel hoogenergetische straling de ruimte inschieten – komen iedere dag 7 millimeter dichter bij elkaar. Op basis van de huidige onderlinge afstand heeft men berekend dat de pulsars over 85 miljoen jaar zullen botsen. Dan krijgen we weer een verse voorraad goud! :-D Oh ja, lees ook het verhaal bij de Astropicture of the Day van vandaag, dat over hetzelfde onderwerp gaat. :bron: Bron: Max Planck Instituut.

Onderwerp: astrofysica, neutronensterren/pulsars, novae en supernovae Tags: , ,

Neutronen kunnen vierkant worden in neutronensterren

13 augustus 2011 Door Reageer

Neutronen zouden een vierkante symmetrie kunnen krijgen in extreme neutronensterren

Wellicht is dit een bericht uit de categorie fantasiebeelden van studeerkamergeleerden, dat kan ik even vanuit mijn positie niet beoordelen, maar interessant is het wel. Het duo Felipe Llanes-Estrada (Technische Universiteit in Munchen) en Gaspar Moreno Navarro (Complutense Universiteit in Madrid) heeft berekend dat neutronen in de extreme omstandigheden van een neutronenster in staat zijn om in plaats van een – zoals gebruikelijk – sferische symmetrie een vierkante symmetrie te krijgen. Als dat het geval is dan stapelen de neutronen zich in kristallen met vierkante vorm op en zijn ze in staat om bijna 100% van de ruimte in beslag te nemen. Dat laatste wordt uitgedrukt met de term packing density en die bedraagt in ‘normale’ atoomkernen 0,74, d.w.z. dat 26% van het volume van de kern leeg is. Er is één probleem bij de theorie van Llanes-Estrada en Navarro: neutronensterren zijn in theorie maximaal 1,4 zonmassa zwaar en bij een dergelijke massa hebben ze te weinig druk om die vierkante symmetrie op te bouwen. Maar voor problemen bestaan ook oplossingen en die heet in dit geval PSR J1614-2230, een 20 km groot bolletje op 3000 lichtjaar afstand. Da’s ook een neutronenster en die is maar liefst 1,97 zonmassa zwaar. Zou eigenlijk niet mogen bestaan volgens de gangbare modellen, maar hij is er toch echt. In zo’n extreme neutronenster zijn die vierkante neutronen volgens het duo heel goed mogelijk. Mmmmm, zou PSR J1614-2230 zelf ook vierkant zijn? Dat zou pas leuk zijn! :-) Meer info over de ideeën van Llanes-Estrada en Navarro vindt je in dit wetenschappelijke artikel van hun hand. :bron: Bron: Technology Review.

Onderwerp: astrofysica, elementaire deeltjes, neutronensterren/pulsars Tags:

Kijk nou toch eens, een pulsar met een staart

14 juli 2011 Door Reageer

Pulsar PSR J0357+3205 met staart

Dat kometen een staart hebben dat wisten we al, maar dat pulsars er af en toe ook eentje hebben is een minder bekend fenomeen. Pulsars zijn snel ronddraaiende neutronensterren, wiens hoogenergetische straling in bundels vanaf de magnetische polen de ruimte in wordt geslingerd. Bij sommige pulsars zien we die bundel als een lange röntgenstaart. Zoals in het geval van PSR J0357+3205 – roepnaam PSR J0357 – 1600 lichtjaren van ons vandaan in het sterrenbeeld Perseus. Hiernaast zie je de pulsar, rechtsboven, en de staart, die maar liefst 4,2 lichtjaren lang is. De Fermi gammasatelliet zag ‘m voor het eerst in 2009. De pulsar moet volgens berekeningen ongeveer een half miljoen jaar oud zijn. Het vreemde aan de staart van PSR J0357 is dat ‘ie qua eigenschappen afwijkt van de staarten van andere pulsars. Bij de meeste ‘staart-pulsars’ is er sprake van een soort van boeggolf, die ontstaat als de pulsar zich voortbeweegt door het interstellaire medium en daar in botsing komt met gas en stof. De gegevens die de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra heeft opgehoest van PSR J0357 laten echter zien dat er van een boeggolf geen sprake kan zijn. Zo verliest de roterende pulsar minder energie aan z’n staart dan andere pulsars. Ook is de röntgenstraling van de staart van PSR J0357 het helderst aan het uiteinde en niet – zoals bij de andere staart-pulsars – aan de kop van de staart. Die heldere punten linksonder in de staart zijn overigens lichtbronnen, die vermoedelijk geen verband houden met PSR J0357. Verder onderzoek aan deze bijzondere staart-pulsar moet de sterrenkundigen meer vertellen wat er precies aan de hand is. :bron: Bron: Chandra.

Onderwerp: favoriet, neutronensterren/pulsars Tags: , , ,

Ook een neutronenster kan zich wel eens verslikken

29 juni 2011 Door Reageer

Impressie van de materiewolk, die op neutronenster IGR J18410-0535 afkomt.

Met behulp van de Europese XMM-Newton röntgensatelliet hebben sterrenkundigen een neutronenster gezien die plotseling wel 10.000 keer zo helder werd als normaal, een uitbarsting die wel vier uren duurde. Oorzaak van dit alles: een grote hoeveelheid materie, die van de blauwe superreus in de nabijheid van de neutronenster, werd uitgebraakt en richting de 10 km grote neutronenster ging. Normaal kan zo’n supercompacte neutronenster de door z’n gravitatiekracht aangetrokken materie van z’n compagnon wel aan, maar de hoeveelheid die nu op ‘m afkwam was zelfs voor IGR J18410-0535 – zoals z’n codenaam luidt – teveel. Een deel van de materie kwam in de accretieschijf rondom de neutronenster en werd tot miljoenen graden verhit, waardoor röntgenstraling werd geproduceerd. Een ander deel vloog voorbij J18410-0535 en trok vervolgens ongemerkt de wijde wereld van de interstellaire ruimte in. Sterrenkundigen schatten in dat de uitgebraakte materiewolk wel 16 miljoen km groter was, da’s groter dan de ster zelf die ‘m uitbraakte. De maan zou wel 100 miljard keer in het volume van die wolk passen. De hoeveelheid materie was een stuk minder groot: 1/1000e van de maanmassa. En toch was dat voldoende om J18410-0535 te laten verslikken. :bron: Bron: ESA.

Onderwerp: neutronensterren/pulsars Tags: ,

Supercomputer ontrafelt anatomie van snelle gammaflitsers

16 april 2011 Door Reageer


Al sinds de jaren zestig worden door gammasatellieten af en toe kortstondige, puntvormige uitbarstingen van hoogenergetische gammastraling gezien. Er zijn twee types gammaflitsers, zoals deze uitbarstingen worden genoemd: de ‘langzame’ gammaflitsers, die langer dan twee seconden duren en de ‘snelle’ gammaflitsers, die zoals je wel kunt raden minder dan twee seconden duren. De langzame variant ontstaat als een zware ster explodeert als supernova en wiens kern tot zwart gat ineenklapt. Van de snelle variant had men het vermoeden dat deze het gevolg is als twee neutronensterren tegen elkaar knallen en versmelten tot een zwart gat. Dat vermoeden is deze week een stuk sterker geworden, want na zeven weken van simuleren met de Damiana computer cluster van het Albert Einstein Instituut in Potsdam (Duitsland) heeft men de anatomie van een snelle gammaflitser tot in de haarvezels kunnen volgen. De uiteindelijke simulatie laat zien dat die versmelting in maar liefst 35 milliseconden (!) plaatsvindt, 35 duizendste van een seconde. In de eerste 15 milliseconden smelten de neutronensterren tot één zwart gat. De volgende 11 milliseconden wordt het magnetische veld van de twee afzonderlijke neutronensterren versterkt door de roterende materie rondom het zwarte gat. Daarna worden twee straalstromen gevormd bij de polen van de rotatieas, waarlangs tenslotte de hoogenergetische gammastraling wordt uitgezonden. In de volgende video wordt dit allemaal getoond en uitgelegd:

:bron: Bron: New Scientist.

Onderwerp: gammaflitsers, neutronensterren/pulsars, video, zwarte gaten Tags: , ,

Nederlandse sterrenkundigen zien opgewarmde neutronenster

12 april 2011 Door Reageer

De bolhoop Terzan 5, waarin zich de onderzochte neutronenster bevindt

Nathalie Degenaar en Rudy Wijnands (Universiteit van Amsterdam) keken in het binnenste van een extreem object in ons heelal. Zo konden zij de opwarming van zo’n neutronenster in een röntgendubbelster ontdekken. De twee Nederlandse sterrenkundigen beschrijven hun resultaten in twee artikelen (deze èn deze) in het Britse wetenschappelijke tijdschrift ‘Monthly Notices of the Royal Astronomical Society‘ (MNRAS). In röntgendubbelsterren draaien een neutronenster en een begeleidende ster om elkaar heen. Neutronensterren zijn 1,5 keer zo zwaar als de zon, maar hebben een middellijn van hooguit 25 km. Een theelepel neutronenstermaterie weegt meer dan 500 miljoen ton. 8-O Door de onwaarschijnlijk hoge dichtheid zijn het interessante objecten om materie in extreme omstandigheden te onderzoeken. De begeleider draagt materie over aan de neutronenster, waarbij röntgenstraling vrijkomt. Het opslokken van materie genereert warmte en dus energie die in de neutronenster wordt opgeslagen. Als de materieoverdracht stopt, gaat de ster de warmte via zijn oppervlak uitstralen. Die warmtestraling kan worden gemeten met gevoelige röntgensatellieten. Degenaar en Wijnands doken vorig jaar, na de ontdekking van röntgendubbelster IGR J17480-2446 in de bolvormige sterrenhoop Terzan 5, in de archieven van röntgensatelliet Chandra om de warmtestraling van de nieuwe neutronenster te onderzoeken. Uit hun analyse bleek dat de ster een relatief lage temperatuur had voordat de accretiefase begon. Ze speculeerden dat deze temperatuur wellicht zou stijgen, zodra de materieoverdracht van de begeleider naar de neutronenster zou zijn gestopt. [Lees meer...]

Onderwerp: bolhopen, neutronensterren/pulsars Tags: , ,

Chandra vindt neutronenster met supervloeibare kern

23 februari 2011 Door 2 Reacties

De neutronenster in Cas A heeft een supervloeibare kern

Hiernaast zie je Cassiopeia A – voor vrienden kortweg Cas A genoemd, een supernovarestant dat zich 11.000 lichtjaar van ons vandaan bevindt. Het overblijfsel van een ster die slechts 330 jaar geleden met een geweldige knal explodeerde en die daarmee het jongste supernovarestant ooit ontdekt in ons Melkwegstelsel produceerde. Naast dat bijzondere feit is er nog iets wat Cas A bijzonder maakt, want met de röntgensatelliet Chandra heeft men ontdekt dat de kern van de neutronenster, dat kleine lichtpuntje in ‘t midden van Cas A, een zogenaamde supervloeistof vormt. Die neutronenster is een zeer compact object, zo’n tien kilometer in doorsnede, met de massa van ongeveer onze zon. Onze zon in een bolletje van 10 km, dat geeft natuurlijk een enorme dichtheid: Eén theelepel ‘neutronenster’ weegt dan 1 miljard ton. Tien jaar van waarnemen van die neutronenster door Chandra laat zien dat de temperatuur ervan in die periode maar liefst 4% is gedaald. Twee onafhankelijke teams van sterrenkundigen tonen nu aan dat zo’n temperatuurdaling alleen te verklaren valt als de kern superfluïde is, een toestand waarbij een vloeistof geen viscositeit vertoont. Groepen neutronen gaan zich dan als één superdeeltje gedragen. De temperatuur in de kern zou enorm hoog zijn, ergens tussen een half en één miljard graden en neutrino’s uit de kern zouden energie mee naar buiten nemen, waardoor de kern snel afkoelt. Ongeveer honderd jaar geleden moeten de neutronen in de kern tot hun huidige staat zijn gekomen en volgens beide teams zou de afkoeling nog enkele decennia duren en dan verminderen. Hé, dat laatste is een voorspelling die gemakkelijk te verifiëren valt. OK, je moet een beetje geduld hebben. :-) De foto van Cas A is overigens een mix van waarnemingen van Chandra (in rood, groen en blauw) en Hubble (goud). Een gouden duo, nietwaar? :bron: Bron: Chandra.

Onderwerp: elementaire deeltjes, neutronensterren/pulsars, novae en supernovae Tags: , , ,

Heeft Chandra een zwart gat van 31 jaar oud gezien?

15 november 2010 Door 1 Reactie

SN1979C in M100

Vanuit het spiraalsterrenstelsel M100 (NGC 4321) in het sterrenbeeld Hoofdhaar (Coma Berenices) heeft de röntgensatelliet Chandra röntgenstraling ontdekt die hoogstwaarschijnlijk afkomstig is van een pieperdepiep jong zwart gat. Leeftijd van dat pieperdepiep jonge zwarte gat: slechts 31 jaren, een record! En hoe weten we die exacte leeftijd van dit object, dat zich ongeveer 50 miljoen lichtjaar1 van ons vandaan bevindt? Nou simpel, omdat we omstreeks 27 april 1979 als geboortedatum van dit zwarte gat mogen noteren. Op die datum werd namelijk supernovae SN1979C in M100 ontdekt – door amateur-sterrenkundige Gus Johnson, ja ja!! – en die explosie markeerde het ontstaan van het zwarte gat. De röntgenwaarnemingen gedaan met Chandra, bevestigd door andere satellieten als Swift, XMM-Newton en ROSAT, laten zien dat de ‘nagloei’ van de supernova tussen 1995 en 2007 gelijk bleef. Dat wijst op een zwart gat van ongeveer 5 zonmassa’s zwaar, dat gas en stof toebediend krijgt, welke in z’n omringende accretieschijf wordt verhit en röntgenstraling gaat uitzenden. Van SN1979C is géén gammastraling gevonden en dat schijnt ook kenmerkend voor zwarte gaten te zijn, die gevormd worden door het type supernovae, waartoe SN1979C behoorde. De ster die in 1979 met een daverende knal afscheid nam van de wereld moet ongeveer 20 zonmassa’s zwaar zijn geweest. Theoretische modellen zeggen dat die massa de scheidslijn is tussen het ontstaan van zwarte gaten en neutronensterren. Zit een ster erboven, dan is een zwart gat het resultaat na de supernova, zit de ster eronder dan volgt een neutronenster. Omdat SN1979C relatief dichtbij is, vijftig miljoen lichtjaar is volgens sterrenkundigen in hun achtertuin, kunnen ze aan de hand van het bestuderen van de supernova en diens overblijfsel meer over die grens te weten komen. Honderd procent zekerheid dàt het een zwart gat is heeft men overigens niet. Het zóu ook een neutronenster kunnen zijn, die in staat is zulke enorme hoeveelheden röntgenstraling de ruimte in te spugen. Verder onderzoek moet uitwijzen of SN1979C echt een zwart gat heeft opgeleverd òf een pieperdepiep jonge neutronenster. Bron: NASA.

Noot:
  1. Hetgeen dus betekent dat het zwarte gat eigenlijk 50 miljoen + 31 jaren oud is. Zucht… [↩]
Onderwerp: astrofysica, neutronensterren/pulsars, novae en supernovae, sterrenstelsels, zwarte gaten Tags: , , , ,
Volgende pagina »

Switch to our mobile site