Neutronenster blaast modellen voor röntgenflitsen op

Impressie van neutronenster J17480. Credit: NASA/Dana Berry

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: Nova.

Nederlandse sterrenkundigen zien opgewarmde neutronenster

De bolhoop Terzan 5, waarin zich de onderzochte neutronenster bevindt. Credit: Nathalie Degenaar en Rudy Wijnands

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 én 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. 😯 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 verder