Dode ster komt tot leven dankzij donorster

Zombie-ster
De INTEGRAL van de ESA was getuige van het wakker worden van een neutronenster door de zonnewind van zijn begeleiden ster die een rode reus is. De zombie-ster kwam tot leven met een uitbarsting van röntgenstraling. Credit: ESA

Het is niet hetzelfde als een orgaandonor maar een ster in de buurt van de overbevolkte kern van ons sterrenstelsel doneert een deel van zijn massa aan een slapende buur. Het resultaat? De slapende buur is met een uitbarsting van röntgenstraling die door de INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) van de ESA is waargenomen, weer tot leven gekomen.

De twee buren horen vermoedelijk al miljarden jaren bij elkaar en dat is niet eens zo vreemd want sterren komen heel vaak in paren voor. Maar het paar dat op 13 augustus 2017 door de INTEGRAL werd waargenomen is een ongebruikelijk paar. De donor ster is een rode reus en de ontvangende ster is een neutronenster. Tot nu toe kennen astronomen slechts 10 van dergelijke paren die symbiotische röntgendubbelsterren worden genoemd.

Om te begrijpen wat er tussen deze twee buren gaande is nemen we de evolutie van sterren er eens bij.

De donorster is in zijn rode reuzenfase. Dat is de fase als een ster met de massa van ongeveer onze Zon aan het eind van zijn leven komt. Als de massa afneemt kan de zwaartekracht de ster niet meer bij elkaar houden zoals dat in zijn normale leven wel lukte. De ster dijt miljoenen kilometers uit. Tijdens dit uitdijen blaast de zonnewind materie van de buitenlagen weg met snelheden van honderden kilometers per seconde.

De buur verkeert in een andere fase. Dit is een ster die oorspronkelijk een massa had van 25 tot 30 zonsmassa. Als een dergelijke ster aan het eind van zijn leven komt dan ziet die fase er heel anders uit dan bij een kleine ster. Zware sterren leven maar kort en verbranden hun brandstof heel erg snel. Aan het eind van hun leven exploderen ze als een supernova en er blijft een dode ster achter. Deze dode ster is een snel ronddraaiende neutronenster met een magnetisch veld en die werd door de INTEGRAL waargenomen.

Neutronensterren zijn de meest compacte sterren die we kennen. Ze hebben een massa van 1 – 1,5 zonsmassa die is samengepakt in een object met een object met een doorsnede van slechts 10 – 20 kilometer.

Als de sterwind van de rode reus de neutronenster bereikt dan wordt die langzaam afgeremd in zijn draaisnelheid en komt tot leven door hoogenergetische röntgenstralen uit te gaan zenden.

De INTEGRAL
Artist impression van de Europese INTEGRAL die gammastraling in het heelal bestudeert. Credit: ESA/D. Ducros

De INTEGRAL ving het unieke moment op van de geboorte van een zeldzaam dubbelstersysteem: de rode reus blies een voldoende compacte en langzame wind om de begeleidende neutronenster te voeden en die vierde dat met het uitstoten van hoogenergetische straling.

Nadat INTEGRAL de röntgenuitbarsting van het dubbelsysteem waarnam werden al snel aanvullende waarnemingen gedaan. De XMM Newton van de ESA en de NuSTAR en de Swift van de NASA gingen, samen met telescopen vanaf de grond, aan het werk. Deze waarnemingen bevestigden wat de eerste waarnemingen al lieten zien: dit is een heel bijzonder stel sterren.

De neutronenster draait in ongeveer 2 uur om zijn as en dat is erg langzaam voor een neutronenster: de meeste neutronensterren draaien vele keren per seconde om hun as. Het magneetveld van de neutronenster is ook veel sterker dan verwacht. Het magneetveld rond een neutronenster neemt in de tijd af waaruit geconcludeerd kan worden dat het hier om een jonge neutronenster gaat. En een rode reus is oud, dus het is een vreemd stel samen: een oud e rode reus met een jonge neutronenster.

Een mogelijke verklaring is dat de neutronenster niet uit een supernova is ontstaan maar uit een witte dwerg. In dat scenario zou de witte dwerg ineengestort zijn tot een neutronenster nadat die gedurende lange tijd gevoed was door materiaal afkomstig van de rode reus. Dat zou het verschil kunnen verklaren in de leeftijd tussen de twee sterren in het systeem.

Astronomen zijn er nog niet over uit. Het is een mogelijkheid dat het magneetveld van de neutronenster in de tijd niet substantieel is verzwakt of dat de neutronenster later is ontstaan in het dubbelstersysteem. Dat zou betekenen dat de neutronenster is ontstaan uit een witte dwerg in plaats vanuit een traditionele supernova.

Een andere vraag is hoe lang dit proces stand kan houden. Is het een kortdurend proces of het begin van een langdurige relatie tussen de beide sterren.

Het is voor het eerst in de 15 jaar dat de INTEGRAL in de ruimte is dat een dergelijk object is waargenomen. Astronomen denken dus dat ze voor het eerst röntgenstralen hebben zien ontstaan. Ze doen nu vervolgwaarnemingen om te zien of het gaat om een oprisping of niet maar tot nu toe zijn er geen grote veranderingen waargenomen.

De INTEGRAL werd in 2002 gelanceerd om de meest energetische fenomenen in het heelal te bestuderen. INTEGRAL richt zich op zwarte gaten, neutronensterren, supernova’s en actieve kernen van sterrenstelsels. INTEGRAL is een onderzoeksmissie van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in samenwerking met de Verenigde Staten en Rusland. De INTEGRAL-missie loopt nog, als er geen verlenging gaat komen, tot december 2018.

 

Eerste publicatie: 9 maart 2018
Bron: UniverseToday & anderen