Neutronenster acteert zwart gat
Een internationaal team van astronomen – onder wie SRON-onderzoeker Peter Jonker – heeft een neutronenster gevonden die het gedrag van een zwart gat vertoont. Geheimzinnige ringen van röntgenlicht rond de ster leidden uiteindelijk tot de conclusie dat de neutronenster met regelmaat zeer helder moet zijn en zeer krachtige jets moet produceren, met 99,9% van de lichtsnelheid. Tot dusver leek dit vooral voorbehouden aan zwarte gaten. De resultaten van het onderzoek zijn vandaag verschenen in het Astrophysical Journal.
Neutronensterren zijn ongeveer anderhalf keer zo zwaar als de zon. Maar waar onze zon een straal heeft van bijna 700.000 km is die van een neutronenster ongeveer 10 km. De dichtheid in een neutronenster is dus erg hoog. Zo hoog dat we zulke materie niet op aarde kunnen maken. Circinus X-1, de eerste röntgenbron in het sterrenbeeld Circinus, bestaat uit zo’n neutronenster, die gas van een begeleidende ster invangt. We spreken dan van een neutronenstersysteem.
De onderzoekers zagen met behulp van de röntgentelescoop Chandra (NASA) geheimzinnige ringen van röntgenlicht rond deze dubbelster. Dit bleken echo’s van een eerdere röntgenvlam van Circinus X-1 (uit 2013). Teamleider Sebastian Heinz (University of Wisconsin): “Een deel van die röntgenvlam is door interstellair stof in onze richting weerkaatst. Doordat dit weerkaatste licht een langere weg door het heelal moest afleggen duurde het langer voordat het licht bij ons aan kwam.”
Straalstromen
Op waarnemingen van Chandra zijn duidelijk vier ringen te zien (zie illustratie). Samen met metingen aan radiostraling is uit deze ringen af te leiden dat Circinus X-1 op 30.000 lichtjaar staat. Deze meting komt overeen met een eerdere schatting van een team van astronomen onder leiding van Peter Jonker (SRON). Schattingen van een derde groep onderzoekers – die uitkwamen op een afstand van 13.000 lichtjaar – bleken onjuist.
Het feit dat Circinus X-1 dus verder weg staat, betekent dat de bron ook intrinsiek helderder is dan sommige wetenschappers dachten. Circinus X-1 is zelfs regelmatig zo helder dat de druk die de straling van de neutronenster uitoefent hoger is dan de kracht van de zwaartekracht die er heerst.
Dit betekent dat materiaal naar buiten “geblazen” wordt door de straling. Zulke verschijnselen worden wordt slechts zelden waargenomen en dan voornamelijk bij zwarte gaten. Toen de (grotere) afstand tot Circinus X-1 eenmaal precies bepaald was, konden de sterrenkundigen ook vaststellen dat de vuurtorenachtige straalstromen die van de bron af bewegen een snelheid moeten hebben van 99,9% van de lichtsnelheid. Zulke hoge snelheden werden tot voor kort ook alleen aangetroffen in straalstromen bij zwarte gaten.
Waarneemhorizon
“Circinus X-1 is zeker een neutronenstersysteem, maar in veel opzichten kopieert de neutronenster het gedrag van zwarte gaten. Een beetje een wolf in schaapskleren dus,” zegt medeauteur Peter Jonker (SRON).
“Circinus X-1 stelt ons in staat de samenhang te begrijpen tussen het invangen van gas door neutronensterren en zwarte gaten en de vorming van straalstromen. Hoewel dit belangrijke processen in het heelal zijn – met name vanwege de invloed ervan op de evolutie van sterrenstelsels – begrijpen we er nog niet veel van. Nu weten we in elk geval dat extreem krachtige straalstromen niet worden veroorzaakt door de waarneemhorizon en het draai-impulsmoment van een zwart gat, zoals eerder wel gedacht. Deze verschijnselen vind je eenvoudigweg niet bij een neutronenster.”
Team en telescopen
Het team van sterrenkundigen dat de ontdekking deed bestaat uit: teamleider Sebastian Heinz (University of Wisconsin), Peter Jonker (SRON Netherlands Institute for Space Research & Radboud Universiteit Nijmegen), Michael Burton (University of New South Wales), C. Braiding (University of New South Wales), W.N. Brandt (The Pennsylvania State University), P. Sell (Texas Technical University), R.P. Fender (University of Oxford), M.A. Nowak (Massachusetts Institute of Technology) en N.S. Schulz (Massachusetts Institute of Technology). Het team maakte voor het onderzoek gebruik van waarnemingen van de ruimtetelescopen Chandra (NASA) en XMM-Newton (ESA) en van de Mopra-radiotelescoop in Australië (CSIRO).
