De Amsterdamse sterrenkundigen Nathalie Degenaar en Rudy Wijnands hebben de opwarming waargenomen van de neutronenster in een röntgendubbelster, die in oktober 2010 is ontdekt. De astronomen konden op die manier een kijkje nemen in het binnenste van zo’n extreem object. De onderzoekers beschrijven hun resultaat in twee artikelen in het Britse 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 neutronenster-materie 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 energie (warmte) die in de neutronenster wordt opgeslagen. Als de materie-overdracht stopt, zal de neutronenster 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. In januari 2011 bleek de röntgenhelderheid van IGR J17480-2446 veel lager te zijn geworden, wat een indicatie was dat de overdracht was gestopt. Nieuwe Chandra-observaties (in februari 2011) toonden aan dat de neutronenster vier keer zo helder (ongeveer 1,5 keer zo warm) was als eerder op basis van de archiefdata was vastgesteld. Hun conclusie is dat de neutronenster inderdaad is opgewarmd door de materie-overdracht.
De astronomen verwachten dat de neutronenster nu gaat afkoelen tot zijn basisniveau, en om dit precies te kunnen onderzoeken wordt begin mei een nieuwe Chandra-meting uitgevoerd. Al eerder is dit soort onderzoek gedaan voor een kleine groep röntgendubbelsterren die soms jaren- of decennialang materie opslokken en daardoor sterk opwarmen. Wijnands heeft hierin pionierend werk verricht. Maar nooit eerder is dit onderzocht bij een ‘gewone’ röntgendubbelster, zoals de nieuw ontdekte bron, die slechts een paar weken heldere röntgenstraling uitzendt. Met deze ontdekking kan onderzoek naar het opwarmen en afkoelen van neutronensterren een nieuwe weg inslaan. Er zijn talloze modellen die beschrijven hoe materie zich onder deze extreme omstandigheden gedraagt. De astronomen kunnen nu zien hoe snel of langzaam de ster afkoelt en op die manier een aantal modellen uitsluiten.
“Neutronensterren zijn interessant”, zegt Degenaar, “omdat ze een enorm hoge dichtheid en druk hebben”. “De materie zal zich anders gedragen dan we hier op aarde gewend zijn. Dit geeft ons inzicht in het fundamenteel gedrag van de materie waaruit ons heelal is opgebouwd.” Zelf gaat de onlangs gepromoveerde astronome met een prestigieuze Hubble Fellowship onderzoek doen aan zwakke röntgendubbelsterren, aan de University of Michigan (VS). Ze hoopt te ontdekken waardóór deze sterren zo zwak zijn. “Mogelijk hebben ze een erg kleine begeleidende ster, of misschien is de begeleider wel een planeet, al is dat laatste erg speculatief”, aldus Degenaar. Ze gaat deze zwakke röntgenbronnen ook bestuderen met optische/infraroodtelescopen, zoals de 6,5 meter Magellan telescopen in Noord-Chili.
Astronomen nemen een kijkje in het binnenste van een neutronenster
