De röntgenachtergrond bestaat uit een groot aantal zwakke objecten. Afbeelding tegoed: NASA Klik om te vergroten
Met behulp van de meest gevoelige röntgenkaart van de Melkweg, verkregen door 10 jaar gegevens van Rossi XTE orbitale observatorium te combineren, hebben wetenschappers van het Max Planck Institute for Astrophysics de oorsprong van de galactische achtergrondemissie ontdekt. Ze laten zien dat het bestaat uit emissie van een miljoen aangroeiende witte dwerg-binaries en honderden miljoenen normale sterren met actieve corona's.
Bijna 400 jaar nadat Galileo had vastgesteld dat de piekerige Melkweg eigenlijk uit een groot aantal afzonderlijke sterren bestaat, hebben wetenschappers die de Rossi X-ray Timing Explorer van NASA gebruiken, hetzelfde gedaan voor de röntgenmelkweg.
De oorsprong van de zogenaamde galactische röntgenachtergrond is een lang bestaand mysterie. Wetenschappers zeggen nu dat deze deken van röntgenlicht niet diffuus is, zoals velen hebben gedacht, maar afkomstig is van ontelbare honderden miljoenen individuele bronnen die worden gedomineerd door een soort dode ster, een witte dwerg genaamd.
Indien bevestigd, zou deze nieuwe bevinding een diepgaande impact hebben op ons begrip van de geschiedenis van ons sterrenstelsel, van stervorming en supernova-snelheden tot stellaire evolutie. De resultaten lossen grote theoretische problemen op, maar wijzen op een verrassende onderwaardering van stellaire objecten.
Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Astrofysica (MPA) in Garching, Duitsland, en het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen in Moskou bespreken deze resultaten in twee artikelen die zijn gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics.
"Vanuit een vliegtuig zie je 's nachts een diffuse gloed uit een stad", zegt Dr. Mikhail Revnivtsev van MPA, hoofdauteur van een van de kranten. 'Zeggen dat een stad licht produceert, is niet genoeg. Pas als je dichterbij komt, zie je individuele bronnen waaruit die gloed bestaat - de huisverlichting, straatlantaarns en koplampen van auto's. In dit opzicht hebben we de individuele bronnen van lokaal röntgenlicht geïdentificeerd. Wat we hebben gevonden, zal veel wetenschappers verrassen. '
Röntgenstralen zijn een hoogenergetische vorm van licht, onzichtbaar voor onze ogen en veel energieker dan optisch en ultraviolet licht. Onze ogen zien individuele sterren die in een grotendeels donkere lucht zijn gesprenkeld. Bij röntgenbandbreedtes is de lucht nooit donker; er is een alomtegenwoordige en constante gloed.
Eerdere waarnemingen konden niet genoeg röntgenbronnen onthullen om de 'röntgenmelkweg' te verklaren. Dit leidde tot theoretische problemen. Als de röntgengloed afkomstig was van heet en diffuus gas, zou deze uiteindelijk 'stijgen' en ontsnappen aan de grenzen van de melkweg. Bovendien zou al dat hete gas afkomstig moeten zijn van miljoenen eerdere sterexplosies, supernova's genoemd, wat zou betekenen dat schattingen van stervorming en sterdood ver weg waren.
"Röntgentelescopen kunnen de emissie in discrete bronnen oplossen, maar kunnen slechts ongeveer 30 procent van de emissie uitmaken", zegt Dr. Jean Swank, projectwetenschapper voor de Rossi Explorer bij NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, VS. 'Velen dachten dat het leeuwendeel echt diffuus was, bijvoorbeeld van heet gas tussen de sterren. Nu lijkt het erop dat het allemaal te verklaren is door een combinatie van twee soorten sterren. ”
De nieuwe studie is gebaseerd op bijna 10 jaar aan gegevens die zijn verzameld door de Rossi Explorer en vormt de meest grondige kaart van de melkweg in röntgenbandbreedtes. Het wetenschapsteam concludeerde dat de Melkweg inderdaad vol zit met röntgensterren, de meeste niet erg helder, en dat wetenschappers hun aantal in de loop der jaren met honderdvoud hebben onderschat.
Verrassend genoeg zijn de gebruikelijke verdachten van röntgenstraling - zwarte gaten en neutronensterren - hier niet betrokken. Bij hogere röntgenenergieën komt de röntgengloed bijna volledig voort uit bronnen die cataclysmische variabelen worden genoemd.
Een cataclysmische variabele is een dubbelstersysteem met een relatief normale ster en een witte dwerg, dat een stellaire sintel is van een ster zoals onze zon zonder brandstof zit. Op zichzelf is een witte dwerg vaag. In een binair bestand kan het materie van zijn metgezelster wegtrekken om zichzelf te verwarmen in een proces dat accretie wordt genoemd. Het geaccumuleerde gas is erg heet, een bron van aanzienlijke röntgenstralen.
Bij iets lagere röntgenenergieën is de gloed een mix van ongeveer een derde van de cataclysmische variabelen en tweederde van de actieve stellaire corona's. Het grootste deel van de stellaire corona-activiteit vindt ook plaats in binaire bestanden, waar een nabijgelegen metgezel de buitenste delen van de ster effectief opwekt. Dit activeert het stellaire analoog om zonnevlammen te produceren, die röntgenstralen uitzenden. Het wetenschapsteam zegt dat er meer dan een miljoen cataclysmische variabelen zijn in ons sterrenstelsel en bijna een miljard actieve sterren. Beide cijfers weerspiegelen een grote onderwaardering in eerdere schattingen.
"Als een medische röntgenfoto onthult de kaart van de galactische röntgenachtergrond details van de structuur van de Melkweg", zei Revnivtsev. 'We kunnen door het hele sterrenstelsel kijken en röntgenbronnen tellen. Dit is erg belangrijk voor astronomen die de levens van sterren berekenen. ”
NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, VS beheert de Rossi Explorer, die in december 1995 werd gelanceerd.
Oorspronkelijke bron: Max Planck Society
