Al meer dan zestig jaar verkennen astronomen het heelal voor röntgenbronnen. Bekend om te worden geassocieerd met sterren, wolken van superverwarmd gas, interstellaire media en destructieve gebeurtenissen, is het detecteren van kosmische röntgenstralen uitdagend werk. In de afgelopen decennia hebben astronomen enorm geprofiteerd van de inzet van orbitale telescopen zoals de Chandra X-ray Observatory.
Sinds de lancering op 23 juli 1999 was Chandra NASA's vlaggenschipmissie voor röntgenastronomie. En de afgelopen week (op donderdag 30 maart 2017) heeft het Observatorium iets heel indrukwekkends bereikt. Het observatorium gebruikte een reeks geavanceerde instrumenten om een mysterieuze flits vanuit de ruimte vast te leggen. Dit was niet alleen de diepste röntgenbron ooit waargenomen, het onthulde ook wat een geheel nieuw fenomeen zou kunnen zijn.
Gelegen in het gebied van de hemel dat bekend staat als de Chandra Deep Field-South (CDF-S), leek deze bron van röntgenstraling afkomstig te zijn van een klein sterrenstelsel op ongeveer 10,7 miljard lichtjaar van de aarde. Het had ook een aantal opmerkelijke eigenschappen en produceerde in een paar minuten tijd meer energie dan alle sterren in het sterrenstelsel samen.
Oorspronkelijk ontdekt in 2014 door een team van onderzoekers van Penn State University en de Pauselijke Katholieke Universiteit van Chili in Santiago, Chili, werd deze bron aanvankelijk niet eens gedetecteerd in de röntgenband. Het trok echter snel de aandacht van het team toen het uitbarstte en binnen een paar uur 1000 helderder werd. Op dit punt begonnen de onderzoekers gegevens te verzamelen met Chandra's Advanced CCD Imaging Spectronomer.
Een dag na de opflakkering was de röntgenbron zo vervaagd dat Chandra deze niet meer kon detecteren. Zoals Niel Brandt - de Verne M. Willaman Professor in Astronomy and Astrophysics aan Penn State en een deel van het team dat het voor het eerst observeerde - de ontdekking beschreef in een Penn State persbericht:
“Deze flakkerende bron was een geweldige verrassingsbonus die we per ongeluk ontdekten in onze pogingen om het slecht begrepen rijk van het ultrazwakke röntgenuniversum te verkennen. We hebben zeker geluk gehad met deze vondst en hebben nu een opwindend nieuw voorbijgaand fenomeen om te verkennen in de komende jaren. "
Duizenden uren oude gegevens van de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen werden vervolgens geraadpleegd om de locatie van de CDF-S-röntgenbron te bepalen. En hoewel wetenschappers konden vaststellen dat het beeld van de röntgenbron het plaatje boven het eerder waargenomen plaatje plaatste, is het niet helemaal duidelijk wat de oorzaak zou kunnen zijn.
Enerzijds kan het het resultaat zijn van een soort destructieve gebeurtenis, of iets wat wetenschappers nog nooit eerder hebben gezien. De reden hiervoor heeft te maken met het feit dat röntgenuitbarstingen ook komen met een gammastraaluitbarsting (GRB), die hier lijkt te ontbreken. In wezen zijn GRB's explosies met een straal die worden veroorzaakt door de ineenstorting van een massieve ster of door de samenvoeging van twee neutronensterren (of een neutronenster met een zwart gat).
Daarom zijn er drie mogelijke verklaringen voorgesteld. In de eerste is de CDF-S-röntgenbron inderdaad het resultaat van een instortende ster of fusie, maar de resulterende stralen zijn niet op de aarde gericht. In het tweede is hetzelfde scenario verantwoordelijk voor de röntgenbron, maar de GRB ligt buiten het kleine sterrenstelsel. De derde mogelijke verklaring is dat de gebeurtenis werd veroorzaakt door een middelgroot zwart gat dat een witte dwergster versnippert.
Helaas lijkt geen van deze verklaringen in de gegevens te passen. Dit onderzoeksteam merkte echter ook op dat deze mogelijkheden niet zo goed worden begrepen, omdat er in het heelal geen enkele is waargenomen. Zoals Franz Bauer - een astronoom van de Pauselijke Katholieke Universiteit van Chili - zei: "Sinds we deze bron hebben ontdekt, hebben we moeite om de oorsprong ervan te begrijpen. Het is alsof we een puzzel hebben, maar we hebben niet alle stukjes. "
Chandra heeft niet alleen geen andere röntgenbronnen zoals deze waargenomen gedurende de 17 jaar dat het de CDF-S-regio heeft onderzocht, maar er zijn geen vergelijkbare gebeurtenissen waargenomen door de ruimtetelescoop waar dan ook in het heelal tijdens zijn bijna twee decennia van gebruik . Bovendien was deze gebeurtenis helderder, van korte duur en vond ze plaats in een kleiner, jonger gaststelsel dan andere onverklaarde röntgenbronnen.
Van dit alles lijkt de enige afhaalmaaltijd te zijn dat de gebeurtenis waarschijnlijk het gevolg was van een catastrofale gebeurtenis, zoals een neutronenster of een witte dwerg die uit elkaar wordt gereten. Maar het feit dat geen van de meer plausibele verklaringen de bijzonderheden ervan lijken te verklaren, lijkt te suggereren dat astronomen mogelijk een geheel nieuw soort catastrofe hebben gezien.
De studie van het team - "Een nieuwe, zwakke populatie van röntgenstralen" is online beschikbaar en zal worden gepubliceerd in het juni 2017 nummer van de Maandelijkse aankondigingen van de Royal Astronomical Society. In de tussentijd zullen astronomen de gegevens die zijn verzameld door Chandra en andere röntgenobservatoria - zoals ESMM's XMM-Newton en NASA's Swift Gamma-Ray Burst Mission - doorzoeken om te zien of ze andere gevallen van dit soort evenementen kunnen vinden .
En natuurlijk zullen toekomstige onderzoeken uitgevoerd met Chandra en röntgentelescopen van de volgende generatie ook uitkijken naar dit soort kortstondige, hoogenergetische röntgenuitbarstingen. Het is altijd goed als het heelal ons een kromme bal gooit. Het laat ons niet alleen zien dat we meer moeten leren, maar het leert ons ook dat we nooit zelfgenoegzaam mogen worden in onze theorieën.
Bekijk ook deze animatie van de CDF-S röntgenbron, met dank aan de Chandra X-ray Observatory:
