Wanneer sterren zoals onze zon al hun brandstof opgebruiken, storten ze in en vormen witte dwergen. Soms komen zulke dode sterren weer tot leven in een oververhitte explosie en vormen ze een vuurbal van röntgenstralen. Een onderzoeksgroep van verschillende Duitse instituten kon voor het eerst een dergelijke explosie van röntgenstraling waarnemen.
"Het was tot op zekere hoogte een goed toeval", legt Ole Koenig van het Astronomical Institute of FAU uit. "Deze röntgenuitbarstingen duren maar een paar uur en zijn bijna niet te voorspellen, en het waarnemingsinstrument moet op een bepaald tijdstip direct op de burst worden gericht", legt de astrofysicus uit.
In dit geval is zo'n instrument de eROSITA-röntgentelescoop, die nu 1,5 miljoen km van de aarde verwijderd is en sinds 2019 de lucht controleert op zachte röntgenstraling. Op 7 juli 2020 registreerde hij een sterke röntgenstraling in dat deel van de hemel, dat vier uur eerder volledig onzichtbaar was. Toen de röntgentelescoop vier uur later dezelfde plek aan de hemel inspecteerde, was de straling verdwenen. Hieruit volgt dat de röntgenuitbarsting, die voorheen het centrum van de detector volledig verlichtte, minder dan 8 uur had moeten duren.
Dergelijke röntgenuitbarstingen werden meer dan 30 jaar geleden door theoretische studies voorspeld, maar zijn tot nu toe nooit rechtstreeks waargenomen. Deze röntgenvuurballen komen voor op het oppervlak van sterren die aanvankelijk vergelijkbaar waren in grootte met de zon, maar vervolgens het grootste deel van hun waterstof en vervolgens heliumbrandstof diep in hun kernen verbruikten. Deze stellaire lijken vallen in elkaar totdat ze witte dwergen zijn die qua grootte vergelijkbaar zijn met de aarde, maar een massa hebben die hetzelfde kan zijn als die van onze zon.
"Deze zogenaamde nieuwe sterren worden voortdurend gevormd, maar het is erg moeilijk om ze te detecteren op de eerste momenten waarop de meeste röntgenstralen worden uitgezonden", voegt Dr. Viktor Doroshenko van de Universiteit van Tübingen eraan toe. "De moeilijkheid is niet alleen de korte duur van de flits, maar ook het feit dat het spectrum van de uitgezonden röntgenstralen erg zacht is. Zachte röntgenstralen zijn niet erg energetisch en worden gemakkelijk geabsorbeerd door het interstellaire medium, dus we kunnen niet ver kijken in dit bereik, wat het aantal waarneembare objecten beperkt. Telescopen zijn meestal ontworpen om te werken in de hardere röntgenstralen, waar absorptie minder belangrijk is, en om deze reden kunnen ze zo'n gebeurtenis missen."
Omdat deze uitgebrande sterren voornamelijk uit zuurstof en koolstof bestaan, kunnen we ze vergelijken met gigantische diamanten ter grootte van de aarde die in de ruimte zweven, maar de straling is nog zo zwak dat ze vanaf de aarde moeilijk te detecteren is.
Dat wil zeggen, totdat de witte dwerg vergezeld gaat van een ster die nog steeds brandt, en wanneer de immense zwaartekracht van de witte dwerg de waterstof van de begeleidende ster trekt. "Later kan deze waterstof zich verzamelen en een laag vormen van slechts enkele meters dik op het oppervlak van de witte dwerg", legt FAU-astrofysicus Jorn Wilms uit. In deze laag zorgt de enorme zwaartekracht voor een enorme druk, die zo groot is dat de ster weer opflakkert. Als gevolg van een kettingreactie ontstaat er al snel een krachtige explosie, waarbij de waterstoflaag wordt weggeblazen. Röntgenstraling van een dergelijke explosie trof de eROSITA-detectoren op 7 juli 2020, waardoor een overbelicht beeld ontstond.
"Met behulp van modelberekeningen konden we het overbelichte beeld tijdens het complexe proces verder analyseren om een kijkje achter de schermen te krijgen bij de explosie van de witte dwerg", aldus de onderzoekers.
Volgens de verkregen resultaten is de massa van de witte dwerg ongeveer gelijk aan de massa van de zon en dus relatief groot. Door de explosie ontstond een vuurbal met een temperatuur van ongeveer 327 K (54 C), wat hem ongeveer 60 keer heter maakt dan de zon. Omdat deze nieuwe sterren vrij snel zonder brandstof komen te zitten, koelen ze snel af en wordt de röntgenstraling zwakker totdat het uiteindelijk verandert in zichtbaar licht, dat een halve dag na de detectie van eROSITA de aarde bereikte en werd gezien door optische telescopen. Aangezien deze nieuwe sterren pas zichtbaar zijn na een röntgenuitbarsting, zijn dergelijke uitbarstingen erg moeilijk te voorspellen, en het vinden ervan in röntgendetectoren is grotendeels een kwestie van toeval.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook:
- Astronomen hebben een "gouden standaard" ster in de Melkweg ontdekt
- Er zijn "Micron"-explosies waargenomen op verre zombiesterren