De Melkweg heeft nog steeds veel geheimen over het heelal. Onderzoekers van DTU (Danmarks Tekniske Universitet) zijn er nu in geslaagd om er nog een te ontdekken met behulp van een röntgenruimtetelescoop op het internationale ruimtestation (ISS). Het is een klein maar extreem zwaar en snel draaiend object, een neutronenster, onderdeel van een zogenaamd 'röntgenbinaire stersysteem' met de naam '4U 1820-30'. Het hemelobject bevindt zich in het sterrenbeeld Boogschutter, in de buurt van het centrum van ons melkwegstelsel.
“We bestudeerden thermonucleaire explosies van dit systeem en ontdekten toen opmerkelijke oscillaties, die duiden op een neutronenster die met een verbazingwekkende snelheid van 716 keer per seconde rond zijn centrale as draait”, zegt Dr. Gaurava K. Jaisawal, senior wetenschapper bij DTU Space, die deel uitmaakt van een internationaal team van onderzoekers achter de nieuwe ontdekking en eerste auteur is van een artikel hierover dat zojuist is gepubliceerd in het gerenommeerde Astrohysical Journal. “Als toekomstige waarnemingen dit bevestigen, zou de neutronenster 4U 1820-30 een van de snelst draaiende objecten zijn die ooit in het heelal zijn waargenomen, alleen geëvenaard door een andere neutronenster genaamd PSR J1748-2446”. De neutronenster werd waargenomen met NASA's NICER röntgentelescoop, uitgerust met star tracker-technologie van DTU Space en gemonteerd buiten het International Space Station, ISS. Het star tracker camerasysteem zorgt ervoor dat het röntgeninstrument constant in de juiste richting wijst en correct richt op de kleine neutronensterren ver weg in de Melkweg.
Een heel extreem fenomeen heel ver weg
Een neutronenster, ook wel dode ster genoemd, bestaat uit het overblijfsel van een grote, massieve ster die is geëxplodeerd in een supernova. Er zijn er een paar duizend van ontdekt en ze zijn in behoorlijk veel opzichten extreem. Het zijn de dichtste objecten die in de kosmos kunnen worden waargenomen. De neutronenster in kwestie is slechts 12 km groot, maar heeft een massa die 1,4 keer zo groot is als die van de zon. Hij bevindt zich 26.000 lichtjaar van de aarde. Ter vergelijking: de afstand tot de ster die het dichtst bij de aarde staat, Proxima Centauri, is ongeveer 4,3 lichtjaar. Dit betekent dat het licht van Proxima Centauri er 4,3 jaar over doet om ons op aarde te bereiken, terwijl het licht van de neutronenster 26.000 jaar onderweg is voordat we het op aarde kunnen waarnemen. De neutronenster maakt deel uit van een röntgensterrensysteem. Zo'n systeem bestaat uit twee sterren die om elkaar heen draaien. Wat ook bijzonder is aan het systeem '4U 1820-30', is dat de begeleidende ster een witte dwerg is die ongeveer even groot is als de aarde. Het is bekend dat deze ster elke 11 minuten om de neutronenster draait, waardoor dit het systeem is met de kortst bekende omlooptijd.
Oppervlakte-uitbarsting zo krachtig als een atoombom
Door zijn intense zwaartekracht trekt de neutronenster materiaal weg van zijn begeleidende ster. Als er zich genoeg materiaal op zijn oppervlak heeft verzameld, vindt er een gewelddadige thermonucleaire uitbarsting plaats op de neutronenster, vergelijkbaar met een atoombom. “Tijdens deze uitbarstingen wordt de neutronenster tot wel 100.000 keer helderder dan de zon, waarbij een immense hoeveelheid energie vrijkomt”, vertelt Jerome Chenevez, universitair hoofddocent bij DTU Space, die meewerkte aan het nieuwe artikel in Astrophysical Journal. “We hebben dus te maken met zeer extreme gebeurtenissen en door deze in detail te bestuderen, krijgen we nieuwe inzichten in de levenscycli van binaire stersystemen en de vorming van elementen in het heelal”. Door waarnemingen met NICER tussen 2017 en 2021 ontdekten de onderzoekers 15 thermonucleaire röntgenuitbarstingen van het röntgenbinaire stersysteem genaamd '4U 1820-30'. Eén van deze uitbarstingen vertoonde een signatuur die bekend staat als 'thermonucleaire uitbarstoscillaties', die optreden met een frequentie van 716 Hz. Deze uitbarstingsoscillaties komen overeen met de spinfrequentie van de neutronenster zelf, wat betekent dat deze om zijn as draait met een recordfrequentie van 716 keer per seconde.
Bron: DTU
