Vele miljoenen of miljarden jaren geleden had een gigantische ster in het sterrenbeeld Boogschutter genaamd J1808 geen brandstof meer, stortte in onder zijn eigen gewicht en explodeerde.
Dergelijke ontploffingen komen veel voor in de kosmos; wetenschappers weten dat ze deel uitmaken van een proces dat machtige zonnen verandert in verschrompelde neutronensterren - de kleinste en dichtste sterren in het heelal. Wat astronomen vandaag over J1808 hebben geïntrigeerd, is het feit dat het zo is nog steeds exploderen en blijkbaar ons sterrenstelsel overspoelen met enkele van de meest intense lichtstoten die ooit zijn waargenomen.
Op 20 augustus 2019 registreerde een speciale telescoop met neutronensterren aan boord van het International Space Station (ISS) een thermonucleaire explosie op J1808 die alle eerder gedetecteerde explosies wegblies. De korte uitbarsting van röntgenlicht flikkerde slechts 20 seconden, maar gaf in die tijd meer energie vrij dan de zon van de aarde binnen 10 dagen loslaat, volgens een NASA-persbericht. Het was de enige helderste energieflits ooit geregistreerd door de telescoop, die in 2017 online ging.
"Deze uitbarsting was uitstekend", zei Peter Bult, astrofysicus bij het Goddard Space Flight Center van NASA en hoofdauteur van een recent onderzoek naar de explosie gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters, in een verklaring. "We zien een verandering in helderheid in twee stappen, die naar onze mening wordt veroorzaakt door het uitwerpen van afzonderlijke lagen van het oppervlak, en andere kenmerken die ons zullen helpen de fysica van deze krachtige gebeurtenissen te ontcijferen."
Een onstabiel partnerschap
J1808 is een pulsar of een neutronenster die extreem snel roteert en krachtige elektromagnetische straling uitzendt van beide polen. Sterren zoals deze draaien zo snel (J1808 voltooit ongeveer 400 omwentelingen per seconde) dat de energiebundels aan hun polen elke keer als ze naar de aarde wijzen lijken te knipperen als stroboscooplampen.
Net als bij een zwart gat, kan de krachtige zwaartekracht van een neutronenster gestaag enorme hoeveelheden omringend materiaal opnemen die zich verzamelen in een enorme, wervelende schijf aan de rand van de ster (dit wordt een "accretieschijf" genoemd). Volgens de auteurs van de nieuwe studie lijkt J1808 lange tijd waterstofgas te hebben ingezogen uit een mysterieus hemellichaam waarmee het een binaire baan deelt. Dit object, groter dan een planeet maar kleiner dan een ster, verdient de niet-vleiende kosmologische verzamelnaam 'bruine dwerg'.
De enorme explosie die op 20 augustus werd waargenomen, lijkt het resultaat te zijn van een lange, eenzijdige relatie tussen J1808 en zijn bruine partner, schreven de onderzoekers. De neutronenster lijkt de afgelopen jaren zoveel waterstof uit zijn buurman te hebben opgezogen dat het gas een superhete, superzachte 'zee' werd die naar binnen begon te vallen en het oppervlak van de ster bekleedde. Warmte van de ster verwarmde deze zee zo erg dat er een kernreactie begon op te treden, waardoor waterstofkernen in heliumkernen smolten. In de loop van de tijd creëerde dit nieuw gevormde helium een tweede gaslaag rond het oppervlak van de ster die enkele meters diep was, schreven de onderzoekers.
"Zodra de heliumlaag een paar meter diep is, kunnen heliumkernen onder de omstandigheden samensmelten tot koolstof", aldus co-auteur Zaven Arzoumanian, ook bij NASA, in de verklaring. 'Dan barst het helium explosief uit en ontketent een thermonucleaire vuurbal over het hele pulsaroppervlak.'
De onderzoekers geloven dat de explosie van 20 augustus plaatsvond toen zo'n vuurbal snel achter elkaar de waterstof- en heliumlagen rond de ster wegblies, waardoor een dubbele flits van intens heldere röntgenenergie de ruimte in schoot. (J1808 en zijn partner bevinden zich op ongeveer 11.000 lichtjaar van de aarde, wat kosmisch gezien vrij dichtbij is).
Deze interpretatie van de explosie past bij de ISS-waarnemingen, maar laat één belangrijk detail weg. Na de eerste twee pieken in de röntgenenergie gaf de pulsar een derde, iets zwakkere ontploffing die ongeveer 20% helderder was dan de normale flikkering van de ster. Het is niet duidelijk welk soort mechanisme deze laatste energiestoot veroorzaakte, aldus de onderzoekers.
