Astronomisch Nieuws

Mogelijk voor het eerst de nagloed van een kilonova-explosie waargenomen

Mogelijk hebben astronomen voor het eerst de nagloed van een kilonova-explosie waargenomen. Een kilonova vindt plaats als twee neutronensterren, een van de meest dichte objecten in het heelal, fuseren waarbij er een explosie plaatsvindt die 1000 keer krachtiger is dan een klassieke nova. In dit geval ging die fusie gepaard met een smalle straalstroom van hoogenergetische deeltjes. De fuserende neutronensterren staan bekend onder de naam GW170817. Ongeveer 3,5 jaar na de fusie verzwakte de straalstroom en werd er een nieuwe bron van röntgenstraling zichtbaar.

Archieffoto van GW170817
Archieffoto van GW170817. Credit: NASA

Als belangrijkste verklaring voor de nieuwe röntgenbron geloven astrofysici dat uitzettend puin van de fusie een schok veroorzaakte, vergelijkbaar met een sonische knal van een supersonisch vliegtuig. Deze schok verwarmde vervolgens omringende materialen, die röntgenstraling veroorzaakten en dit wordt de kilonova-nagloed genoemd. Een alternatieve verklaring is dat materialen die in de richting van een zwart gat vallen, ontstaan als gevolg van de fusie van neutronensterren, de röntgenstraling hebben veroorzaakt.

Beide scenario’s zouden een primeur zijn in dit onderzoeksgebied. Het onderzoek werd op 28 februari 2022 gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.

Door de nasleep van een fusie van neutronensterren te bestuderen betreden onderzoekers onbekend terrein. Ze kijken voor het eerst naar iets nieuws en buitengewoons. Dit geeft hen de mogelijkheid om nieuwe natuurkundige processen die nog niet eerder zijn waargenomen, te bestuderen en te begrijpen.

Op 17 augustus 2017 schreef GW170817 geschiedenis als de eerste neutronensterfusie die zowel met behulp van zwaartekrachtsgolven als elektromagnetische straling (oftewel licht) werd waargenomen. Sindsdien gebruiken astronomen telescopen over de gehele wereld en in de ruimte om deze gebeurtenis in het hele elektromagnetische spectrum te bestuderen.

Met behulp van de Chandra röntgentelescoop van de NASA hebben astronomen röntgenstraling waargenomen van een straalstroom die met bijna de snelheid van het licht bewoog en die werd geproduceerd tijdens de fusie van neutronensterren. Vanaf begin 2018 nam de röntgenstraling van die straalstroom gestaag af naarmate de straalstroom bleef vertragen en uitzetten. De onderzoekers zagen dat vanaf maart 2020 tot eind 2020 de afname in helderheid stopte en dat de röntgenstraling ongeveer constant in helderheid bleef. Dat was een belangrijke aanwijzing.

Het feit dat de röntgenstraling niet snel meer vervaagde was voor de onderzoekers het beste bewijs dat er iets anders dan een straalstroom wordt gedetecteerd in de röntgenstralen van deze bron. Er lijkt een heel andere bron van röntgenstraling nodig te zijn om de waarnemingen te kunnen verklaren.

De onderzoekers denken dat waarschijnlijk de nagloed van een kilonova of een zwart gat achter de röntgenstraling zit. Geen van beide scenario’s is ooit eerder waargenomen.

Het zou voor het eerst zijn dat astronomen de nagloed van een kilonova zien of de eerste keer dat men na de fusie van neutronensterren materiaal op een zwart gat ziet vallen.

Om onderscheid te maken tussen de twee verklaringen zullen astronomen GW170817 op röntgen- en radiogolven blijven volgen. Als het de nagloed van een kilonova is dan verwacht men dat de röntgen- en radio-emissies de komende maanden of jaren weer helderder worden. Als de verklaring inhoudt dat materie op een nieuw ontstaan zwart gat valt dan zou de röntgenstraling stabiel moeten blijven of snel afnemen en zal er na verloop van tijd geen radio-emissie meer worden gedetecteerd.

De detectie van de nagloed van een kilonova zou impliceren dat de fusie niet onmiddellijk een zwart gat heeft opgeleverd. Als alternatief kan dit object astronomen een kans bieden om te bestuderen hoe materie een paar jaar na zijn ontstaan op een zwart gat valt.

Artikel: “The emergence of a new source of X-rays from the binary neutron star merger

Eerste publicatie: 5 maart 2022
Bron: diverse persberichten