De telescoop NICER heeft een extreem heldere röntgenuitbarsting waargenomen. Deze flits was afkomstig van een snel roterende neutronenster op ongeveer 11.000 lichtjaar afstand. Het is de helderste uitbarsting die NICER tot nu toe zag.

‘We hebben eerder zulke heldere röntgenuitbarstingen waargenomen, maar nog nooit met een röntgentelescoop die zo gevoelig en krachtig is als NICER’, mailt eerste auteur Peter Bult van NASA’s Goddard Space Flight Center in de VS. ‘Daardoor konden we voor het eerst de ontwikkeling van de uitbarsting in detail volgen.’

Onverklaarbaar kattengat
LEES OOK
Onverklaarbaar kattengat

Onevenwichtige relatie

De uitbarsting ontstond bij een pulsar, een snel ronddraaiende neutronenster. Daaromheen draait een bruine dwerg, een hemellichaam dat kleiner is dan een ster, maar groter dan gasplaneten zoals Jupiter. Dit duo van hemellichamen heet SAX J1808.4-3658.

De twee objecten hebben geen gezonde, evenwichtige relatie. De pulsar, die al zwaarder is, zuigt waterstofgas van de bruine dwerg naar zich toe. Dit gas verzamelt zich in een zogeheten accretieschijf die om de pulsar draait.

Die schijf wordt steeds dichter en heter. Dat leidt ertoe dat de gasschijf elke paar jaar instabiel wordt. Het gas gaat dan langzamer draaien en beweegt in een spiraalbeweging naar het oppervlak van de pulsar. Uiteindelijk valt het op het oppervlak van de ster.

Pulsar uitbarsting

De waterstof vormt een hete laag aan het oppervlak van de pulsar. De onderste waterstofkernen worden zo heet dat ze fuseren tot helium. Daardoor ontstaat er een laag van helium. ‘Als die een paar meter dik is, fuseren de heliumkernen op hun beurt tot koolstof’, zegt Zaven Arzoumanian, een van de andere auteurs.

Bij deze kernfusiereacties komt energie vrij. Arzoumanian: ‘Daardoor explodeert het helium, waardoor er een soort vuurbal ontstaat over het hele pulsaroppervlak.’ Die uitbarsting blaast eerst de waterstoflaag en later de heliumlaag weg. De vuurbal dooft uit en een deel van het helium valt terug naar het oppervlak van de pulsar. Deze uitbarsting duurt in totaal slechts 20 seconden.

Onbekende nagloed

In augustus heeft NICER, een telescoop op het internationale ruimtestation ISS, de röntgenstraling gemeten die bij zo’n explosie vrijkomt. De uitbarsting van de heliumlaag is duidelijk zichtbaar in de metingen als een piek in de intensiteit van de röntgenstraling.

Uit de opnames van NICER bleek verder dat het een tweetrapsexplosie was. Na de eerste uitbarsting nam de intensiteit ongeveer een seconde af, waarna een kleine opleving volgde. Een dergelijke dubbele explosie was niet eerder zo helder waargenomen.

Waar die opleving door werd veroorzaakt, is onduidelijk. ‘Er zijn verschillende hypotheses die hem proberen te verklaren’, vertelt Bult. ‘We zullen de metingen nog beter moeten bekijken om te zien of een van de hypotheses alle gemeten verschijnselen kan verklaren.’

Uitdaging voor theoretici

‘Het is een heel interessant artikel’, zegt astronoom Anna Watts van de Universiteit van Amsterdam, die niet betrokken was bij dit onderzoek. ‘We hebben al duizenden van deze uitbarstingen gezien; ook een aantal van deze pulsar. Maar dankzij NICER kunnen we ze beter bekijken en allerlei nieuwe en interessante fenomenen zien.’

Watts onderzoekt met collega’s of ze een verklaring kunnen vinden voor de tweetrapsexplosie. ‘De suggestie dat hij ontstaat doordat we eerst de waterstoflaag zien uitzetten en vervolgens de heliumlaag, is interessant en redelijk aannemelijk – maar ik ben nog niet 100 procent overtuigd. Eerder theoretisch werk sprak deze verklaring namelijk tegen. Ik kijk nu, met de auteurs van dit nieuwe artikel, of we die hypothese goed geïnterpreteerd hebben. Hoe dan ook: het is een zeer interessante uitdaging voor theoretici om deze waarnemingen uit te leggen!’