Afbeelding tegoed: Chandra
Astronomen die de Australia Telescope Compact Array gebruiken, hebben een snel ronddraaiende neutronenster gevonden die met bijna de lichtsnelheid stralen materiaal uitspuugt. Jets als deze zijn eerder alleen gezien uit zwarte gaten en deze ontdekking daagt de theorie uit dat alleen de omgeving rond een zwart gat zo energiek kan zijn. De astronomen bestudeerden Circinus X-1, een object op ongeveer 20.000 lichtjaar afstand, een heldere bron van röntgenstralen. Ze weten dat het een neutronenster is, maar het heeft ook deze ongebruikelijke kenmerken.
Wetenschappers die gebruik maken van CSIRO's Australia TelescopeCompact Array, een radiosynthesetelescoop in Nieuw-Zuid-Wales, Australië, hebben een neutronenster een straal materie zien uitspuwen die heel dicht bij de lichtsnelheid komt. Dit is de eerste keer dat zo'n snelle jet wordt gezien vanaf iets anders dan een zwart gat.
De ontdekking, gerapporteerd in het nummer van Nature van deze week, daagt het idee uit dat alleen zwarte gaten de voorwaarden kunnen scheppen die nodig zijn om deeltjesstralen tot extreme snelheden te versnellen.
"Het maken van jets is een fundamenteel kosmisch proces, maar ook na decennia van werken nog steeds niet goed begrepen", zegt teamleider dr. Rob Fender van de Universiteit van Amsterdam.
"Wat we hebben gezien, zou ons moeten helpen begrijpen hoeveel grotere objecten, zoals enorme zwarte gaten, stralen kunnen produceren die we halverwege het heelal kunnen zien."
De wetenschappers uit Nederland, het VK en Australië bestudeerden Circinus X-1, een heldere en variabele bron van kosmische röntgenstralen, gedurende een periode van drie jaar.
Circinus X-1 ligt in ons sterrenstelsel, ongeveer 20.000 lichtjaar van de aarde, in het sterrenbeeld Circinus bij het Zuiderkruis.
Het bestaat uit twee sterren: een 'gewone' ster, waarschijnlijk ongeveer 3 tot 5 keer de massa van onze zon, en een kleine compacte metgezel.
"We weten dat de metgezel een neutronenster is van het soort röntgenuitbarstingen waarvan wordt gezien dat het afgaat", zegt teamlid Dr. Helen Johnston van de Universiteit van Sydney.
'Die röntgenuitbarstingen zijn een teken van een ster met een oppervlak. Een zwart gat heeft geen oppervlak. De metgezel moet dus een neutronenster zijn. '
Een neutronenster is een gecomprimeerde, zeer dichte bol materie die wordt gevormd wanneer een gigantische ster explodeert nadat de splijtstof op is. In de hiërarchie van extreme objecten in het heelal is het slechts één stap verwijderd van een zwart gat.
De twee sterren in Circinus X-1 werken samen, waarbij de zwaartekracht van de neutronenster materie van de grotere ster naar het oppervlak van de neutronenster trekt.
Dit 'aanwas'-proces genereert röntgenstralen. De sterkte van de röntgenstraling varieert met de tijd, wat aantoont dat de twee sterren van Circinus X-1 om elkaar heen reizen in een zeer langgerekte baan met een periode van 17 dagen.
"Op het punt dat ze het dichtst in de buurt komen, raken de twee sterren elkaar bijna", zegt Dr. Johnston.
Sinds de jaren 70 weten astronomen dat Circinus X-1 zowel radiogolven als röntgenstralen produceert. Rond de röntgenbron ligt een grote ‘nevel’ van radio-emissie. In de nevel ligt de nieuw gevonden straal van radioactief materiaal.
Aangenomen wordt dat de jets tevoorschijn komen, niet uit zwarte gaten zelf, maar uit hun ‘accretieschijf’ - de gordel van uiteengereten sterren en gas die een zwart gat naar zich toe sleept.
In Circinus X-1 is het waarschijnlijk dat de accretieschijf varieert met de 17-daagse cyclus, en het meest intens is wanneer de sterren zich op hun dichtstbijzijnde punt in de baan bevinden.
De jet van Circinus X-1 reist met 99,8% van de lichtsnelheid. Dit is de snelste uitstroom van elk object in onze Melkweg, en komt overeen met die van de snelste stralen die uit andere complete sterrenstelsels worden geschoten. In die sterrenstelsels komen de stralen uit superzware zwarte gaten, miljoenen of miljarden keren de massa van de zon, die in de centra van de sterrenstelsels liggen.
Welk proces jets ook versnelt tot bijna de lichtsnelheid, het is niet afhankelijk van de speciale eigenschappen van een zwart gat.
"Het sleutelproces moet één zijn voor zowel zwarte gaten als neutronensterren, zoals de aanwas van stroom", zegt Dr. Kinwah Wu van Unversity College London, VK.
Oorspronkelijke bron: CSIRO News Release
