'Kanibaalsterren' lusten hun eten heet

De gaswolken zijn tussen enkele honderduizenden en enkele miljoenen kilometers groot, zowat tien tot honderd keer groter dan de aarde. Ze bestaan uit ijzerdamp en andere scheikundige stoffen die miljoenen graden heet zijn. "Dit gas is extreem heet, veel heter dan de buitenste atmosfeer van de zon", zegt onderzoeksleider Maria Díaz Trigo van het European Space Research and Technology Research Centre (ESTEC) in Noordwijk in Nederland.

XMM-Newton en de LMXB-sterren

Het röntgenobservatorium XMM-Newton deed de ontdekking bij de waarneming van zes zogenaamde low-mass X-ray binary sterren, kortweg LMXB-sterren.

Dit zijn dubbelsterren, waarbij één exemplaar de kleine kern van een uitgedoofde ster is. Die zijn slechts 15 tot 20 kilometer groot, amper zo groot als sommige planetoïden die rond onze zon draaien. Maar ze bestaan uit een dicht opeengepakte massa van neutronen zodat ze al met al een massa van maar liefst 1,4 keer die van de zon hebben.

Deze extreme dichtheid zorgt voor een krachtig zwaartekrachtveld dat gas van de nog 'levende' begeleider wegrukt. Het gas komt in een spiraalvormige beweging rond de neutronenster terecht en vormt een schijf. Daarna wordt het naar beneden gezogen en komt het terecht op het oppervlak van de ster. Dit proces is ook bekend als accretie.

De nieuw ontdekte wolken bevinden zich waar de stroom materie van de begeleidende ster de schijf raakt. De extreme temperaturen hebben bijna alle elektronen van de ijzeratomen losgemaakt, zodat ze bijzonder elektrisch geladen zijn. Dit proces heet ionisatie.

Puzzel opgelost

De bevindingen van XMM-Newton zijn het sluitstuk van een puzzel die onderzoekers al jaren lang bezighoudt. Sommige LMXB-sterren lijken aan en uit te knipperen. Het gaat om systemen die we van op de 'zijkant' zien, waarbij de baan van elke gasschijf op één lijn ligt met de aarde.

Bij vroegere pogingen om het knipperen te simuleren, veronderstelde men dat wolken van gas op lage temperaturen rond de neutronenster draaiden en met regelmatige tussenpozen de X-straling tegenhielden. Maar deze modellen konden de waarnemingen nooit voldoende verklaren.

XMM-Newton heeft het raadsel nu opgelost door het geïoniseerd ijzer te onthullen. "Het betekent dat deze wolken veel heter zijn dan we hadden verondersteld", aldus Díaz. Met behulp van deze hete wolken verklaren de computermodellen nu veel beter het knipperen.

Model voor actieve sterrenstelsels

In onze melkweg zijn er ongeveer 100 LMXB-sterren bekend. Elk exemplaar is een soort stellaire oven, die X-straling in de ruimte spuit. Ze zijn in feite een model op kleine schaal van de accretie die waarschijnlijk plaatsvindt in de kern van sommige sterrenstelsels.

Bij één op tien sterrenstelsels neemt men in het centrum een intense activiteit waar. Onderzoekers denken dat die activiteit afkomstig is van een gigantisch zwart gat, dat sterren aan stukken trekt en wat er nog van over blijft opslokt. Omdat ze zich dichter bij de aarde bevinden zijn de LMXB-sterren gemakkelijker te bestuderen dan deze actieve sterrenstelsels.

"We begrijpen dit verschijnsel nog altijd niet heel goed. Hoe beter we de LMXB-sterren leren kennen, hoe beter we ze zullen kunnen gebruiken bij het onderzoek van actieve kernen van sterrenstelsels", meent Díaz.

Opmerking

Het oorspronkelijke artikel Spectral changes during dipping in low-mass X-ray binaries due to highly-ionized absorbers over deze bevindingen in Astronomy & Astrophysics (445, 179-195, 2006) is van de hand van M. Díaz Trigo en A.N. Parmar (ESA, Noordwijk, Nederland), L. Boirin (Observatoire Astronomique de Strasbourg, Frankrijk), M. Méndez en J.S. Kaastra (Stichting Ruimte-Onderzoek Nederland).

Meer informatie

Maria Diaz Trigo
ESA, ESTEC, Noordwijk
mdiaz@rssd.esa.int

Arvind Parmar
ESA, ESTEC, Noordwijk
arvind.parmar@esa.int

Norbert Schartel
ESA XMM-Newton Project Scientist
ESAC, Madrid
norbert.schartel@sciops.esa.int