Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Amsterdam, 30 april 2008

Astronomen ontdekken tijdmechanisme op neutronenster

Een internationaal team van sterrenkundigen, met onder anderen de
Amsterdamse astronomen Diego Altamirano , Michiel van der Klis en Rudy
Wijnands, hebben een tijdmechanisme ontdekt waarmee krachtige
explosies op neutronensterren exact te voorspellen zijn. Met behulp
van observaties met NASA’s röntgensatelliet RXTE vonden ze een ‘klok’
die steeds langzamer tikt, waarna een thermonucleaire explosie volgt
waarin waterstof wordt gefuseerd tot helium. De resultaten zijn
gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters.

De uitbarstingen vinden plaats op een neutronenster, het in elkaar
gestorte restant van een zware ster die aan het eind van zijn leven is
geëxplodeerd in een supernova. De neutronenster maakt deel uit van een
dubbelstersysteem, waarin om de neutronenster een andere ster draait
die materie overdraagt door de zeer sterke zwaartekracht van de
neutronenster. Waterstof en helium die van de begeleider op de
neutronenster vallen, beginnen bij een bepaalde temperatuur in
fusiereacties zwaardere elementen te produceren. Deze thermonucleaire
vlam verspreidt zich razendsnel over de hele ster en veroorzaakt een
heldere flits van röntgenstraling. Deze uitbarstingen, die
verschillende malen per dag kunnen voorkomen, produceren in 10 tot 100
seconden meer energie dan onze zon in een hele week.

Astronomen hebben op zo’n 80 neutronensterren al duizenden van dit
soort röntgenuitbarstingen waargenomen, maar konden nog niet
voorspellen wanneer ze precies plaatsvinden. Dat is nu wel gelukt in
waarnemingen van röntgendubbelster 4U 1636-53 met de RXTE (Rossi X-ray
Timing Explorer), die extreem nauwkeurige tijdmetingen maakt van
objecten die röntgenstraling uitzenden. 4U 1636-53 bevindt zich op
20.000 lichtjaar afstand op de grens van de sterrenbeelden Altaar en
Winkelhaak aan de zuidelijke sterrenhemel.

Het fusieproces op het oppervlak van de neutronenster blijkt een
regelmatig röntgensignaal te produceren. De theorie voorspelt een
frequentie van 9 millihertz, of één cyclus per twee minuten. De RXTE-
waarnemingen van 4U 1636-53 komen daarmee overeen. Maar Altamirano en
collega’s ontdekten daarnaast dat steeds als de frequentie van de
oscillaties afnam van 10 tot 8 millihertz, op de neutronenster een
krachtige röntgenexplosie plaatsvond. Of de oscillaties alleen het
tijdstip van de uitbarstingen kunnen voorspellen, of de explosies ook
echt veroorzaken, is nog niet duidelijk. Het team bestudeert nu 50
andere neutronensterren om daarover meer duidelijkheid te krijgen. De
frequentie van de oscillaties is gerelateerd aan de massa en grootte
van de neutronenster en de astronomen hopen met hun onderzoek hierin
meer inzicht te krijgen.


Beeld: Een tekening van een lage-massa röntgendubbelster. De gewone
ster wordt ook wel donorster genoemd aangezien hij zijn massa
overdraagt aan het compacte object.
(staat op http://www.astronomie.nl/index.php?comp=911 )