Sterrenkundigen van SRON en de Universiteit Utrecht hebben de 'vingerafdrukken' van zuurstof gevonden in de röntgenstraling van een neutronenster die een witte dwerg opeet. Het bijzondere is dat die vingerafdrukken vervormd zijn door de extreme zwaartekracht die er heerst. Het is voor het eerst dat dit effect aan de hand van zuurstof kon worden bestudeerd.
Extreme zwaartekracht bij neutronensterren en zwarte gaten is eerder op dezelfde manier bestudeerd. Maar dit nieuwe onderzoek is baanbrekend. Tot nu toe zijn alleen de vervormde vingerafdrukken van ijzermoleculen aangetroffen in de röntgenstraling van een neutronenster. De eigenschappen van deze zogenoemde 'ijzerlijnen' worden echter betwist, waardoor ze minder bruikbaar zijn voor metingen aan extreme zwaartekrachtsvelden.
Ook de neutronenster uit het onderzoek is eerder bestudeerd. Maar Oliwia Madej, promovendus aan de Universiteit Utrecht en SRON, heeft nu voor het eerst de vervormde vingerafdrukken van zuurstof ontdekt in röntgenstraling van de ster. Ze deed deze ontdekking met behulp van de ESA's ruimetelescoop XMM-Newton, met aan boord de door SRON ontwikkelde reflectietraliespectrometer die juist in dit golflengtegebied extreem gevoelig is. Het onderzoek stond onder supervisie van SRON-onderzoeker Peter Jonker.
De neutronenster die de onderzoekers observeerden maakt deel uit van de dubbelster 4U 0614+091. Hierin draaien een neutronenster en een zuurstofrijke witte dwerg ruwweg elke 50 minuten om elkaar heen. De witte dwerg - feitelijk een uitgebrande ster - draait op zo'n kleine afstand rond de neutronenster dat het zuurstofrijke gas van de dwerg wordt weggezogen en in een schijf dicht om de neutronenster heen gaat wervelen.
'Normaal gesproken zenden hete zuurstofatomen röntgenstraling met een kenmerkend energieniveau uit,' zegt Madej. 'Maar door de extreme zwaartekracht en het hete gas in de schijf is de "vingerafdruk" van het zuurstof in de röntgenstraling afkomstig van de neutronenster vervormd.' Uit de vervorming probeerde Madej vervolgens de binnenste straal van de zuurstofrijke schijf om de neutronenster af te leiden, wat een idee zou moeten geven van de maximale diameter van de neutronenster.
'Helaas zijn de gegevens nog niet nauwkeurig genoeg om de omvang van de neutronenster nauwkeurig te kunnen bepalen,' zegt Peter Jonker. 'Hiervoor moeten we langere waarnemingen doen. En als we dan ook de vingerafdrukken van ijzeratomen vinden, kunnen we door een vergelijking met de zuurstoflijn heel wat onzekerheden wegnemen, wat de analyse van systemen waar alleen ijzer is gevonden weer gemakkelijker maakt. Al met al zijn onze waarnemingen zonder twijfel een stap op weg naar een beter begrip van de extreme omstandigheden in en rond een neutronenster.'
Neutronensterren zijn de compactste objecten met een oppervlak van het heelal. Een neutronenster – eigenlijk een ineengestorte sterkern – heeft iets meer massa dan een witte dwerg. Maar de massa is samengeperst in een bal met een diameter van slechts zo'n 10-20 km. Bij deze hoge dichtheid kunnen normale atomen niet meer bestaan; objecten met een nog hogere dichtheid storten ineen tot een zwart gat. Astronomen zijn daarom zeer geïnteresseerd in de natuurkundige eigenschappen van de materie in een neutronenster.
SRON
Neutronenster 'eet' zuurstofrijke witte dwerg op
