Artistieke impressie van de explosie van RS Ophiuchi. Klik om te vergroten
Astronomen hebben onlangs opgemerkt dat de normaal zwakke ster RS Ophiuchi helder genoeg was opgehelderd om zonder telescoop zichtbaar te zijn. Deze witte dwergster is de afgelopen 100 jaar 5 keer zo helder geworden en astronomen denken dat hij op het punt staat in te storten tot een neutronenster. RS Ophiuchi zit in een binair systeem met een veel grotere rode reuzenster. De twee sterren zijn zo dichtbij dat de witte dwerg zich eigenlijk in de envelop van de rode reus bevindt en elke 20 jaar of zo van binnenuit explodeert.
Op 12 februari 2006 meldden amateurastronomen dat een zwakke ster in het sterrenbeeld Ophiuchus plotseling met behulp van een telescoop duidelijk zichtbaar was geworden in de nachtelijke hemel. Uit gegevens blijkt dat deze zogenaamde terugkerende nova, RS Ophiuchi (RS Oph), de afgelopen 108 jaar vijf keer dit helderheidsniveau heeft bereikt, voor het laatst in 1985. De laatste explosie is met ongekende details waargenomen door een armada van ruimte- en grondtelescopen.
Vandaag (vrijdag) sprekend op de RAS National Astronomy Meeting in Leicester, zullen professor Mike Bode van Liverpool John Moores University en Dr. Tim O'Brien van Jodrell Bank Observatory de nieuwste resultaten presenteren die nieuw licht werpen op wat er gebeurt wanneer sterren exploderen.
RS Oph is iets meer dan 5.000 lichtjaar verwijderd van de aarde. Het bestaat uit een witte dwergster (de super-dichte kern van een ster, ongeveer zo groot als de aarde, die het einde van zijn belangrijkste waterstofverbrandingsfase van evolutie heeft bereikt en zijn buitenste lagen heeft afgeworpen) in een nauwe baan met een veel grotere rode reuzenster.
De twee sterren staan zo dicht bij elkaar dat waterstofrijk gas uit de buitenste lagen van de rode reus door zijn hoge zwaartekracht continu op de dwerg wordt getrokken. Na ongeveer 20 jaar is er voldoende gas verzameld dat er een weggelopen thermonucleaire explosie op het oppervlak van de witte dwerg plaatsvindt. In minder dan een dag neemt de energie-output toe tot meer dan 100.000 keer die van de zon, en het geaccumuleerde gas (meerdere keren de massa van de aarde) wordt met een snelheid van enkele duizenden km per seconde de ruimte in uitgestoten.
Vijf explosies zoals deze per eeuw kunnen alleen worden verklaard als de witte dwerg bijna de maximale massa heeft die hij zou kunnen hebben zonder in te storten om een nog dichtere neutronenster te worden.
Wat ook heel ongebruikelijk is bij RS Oph is dat de rode reus enorme hoeveelheden gas verliest in een wind die het hele systeem omhult. Als gevolg hiervan vindt de explosie op de witte dwerg plaats "binnen" de uitgestrekte atmosfeer van de metgezel en het uitgestoten gas slaat er vervolgens met zeer hoge snelheid tegenaan.
Binnen enkele uren nadat de laatste uitbarsting van RS Oph werd doorgegeven aan de internationale astronomische gemeenschap, kwamen telescopen zowel op de grond als in de ruimte in actie. Onder deze is de Swift-satelliet van NASA die, zoals de naam al doet vermoeden, kan worden gebruikt om snel te reageren op dingen die aan de hemel veranderen. Inbegrepen in het arsenaal aan instrumenten is een röntgentelescoop (XRT), ontworpen en gebouwd door de Universiteit van Leicester.
"We realiseerden ons uit de weinige röntgenmetingen die laat in de uitbarsting van 1985 werden uitgevoerd dat dit een belangrijk onderdeel was van het spectrum waarin RS Oph zo snel mogelijk kon worden geobserveerd", zei professor Mike Bode van de Liverpool John Moores University, die de observatiecampagne voor de uitbarsting van 1985 en leidt nu het Swift-vervolgteam bij de huidige explosie.
"De verwachting was dat er zowel in het uitgestoten materiaal als in de wind van de rode reus schokken zouden ontstaan, met temperaturen die aanvankelijk opliepen tot ongeveer 100 miljoen graden Celsius - bijna 10 keer die in de kern van de zon." We zijn niet teleurgesteld! '
De eerste waarnemingen van Swift, slechts drie dagen nadat de uitbarsting was begonnen, onthulden een zeer heldere röntgenbron. In de eerste paar weken werd het nog helderder en begon het te vervagen, waarbij het spectrum suggereerde dat het gas aan het afkoelen was, hoewel nog steeds bij een temperatuur van tientallen miljoenen graden. Dit was precies wat werd verwacht toen de schok in de wind van de rode reus duwde en vertraagde. Toen gebeurde er iets opmerkelijks en onverwachts met de röntgenstraling.
"Ongeveer een maand na de uitbarsting nam de helderheid van röntgenstraling van RS Oph zeer dramatisch toe", legt dr. Julian Osborne van de Universiteit van Leicester uit. "Dit was vermoedelijk omdat de hete witte dwerg, die nog steeds nucleaire brandstof verbrandt, toen zichtbaar werd door de wind van de rode reus.
“Deze nieuwe röntgenflux was extreem variabel en we konden pulsaties zien die zich elke 35 seconden of zo herhaalden. Hoewel het nog heel vroeg is en er nog steeds gegevens worden verzameld, is een mogelijkheid voor de variabiliteit dat dit te wijten is aan instabiliteit in de nucleaire verbrandingssnelheid op de witte dwerg. ”
Ondertussen veranderden observatoria die op andere golflengten werkten hun programma's om de gebeurtenis te observeren. Dr. Tim O'Brien van de Jodrell Bank Observatory, die zijn proefschrift deed over de explosie in 1985, en Dr. Stewart Eyres van de University of Central Lancashire, leiden het team dat tot nu toe de meest gedetailleerde radio-observaties van zo'n evenement.
"In 1985 konden we pas drie weken na de uitbarsting beginnen met het observeren van RS Oph, en toen met faciliteiten die veel minder capabel waren dan die waarover we nu beschikken", zei Dr. O'Brien.
“Zowel de radio- als röntgenobservaties van de laatste uitbarsting gaven ons een verleidelijke glimp van wat er gebeurde terwijl de uitbarsting evolueerde. Daarnaast hebben we deze keer veel geavanceerdere computermodellen ontwikkeld. De combinatie van beide nu zal ongetwijfeld leiden tot een beter begrip van de omstandigheden en gevolgen van de explosie.
"In 2006 werden onze eerste waarnemingen met het Britse MERLIN-systeem slechts vier dagen na de uitbarsting gedaan en bleek dat de radio-uitzending veel helderder was dan verwacht," voegde Dr. Eyres eraan toe. 'Sindsdien is het opgefleurd, vervaagd en weer opgefleurd. Met radiotelescopen in Europa, Noord-Amerika en Azië die het evenement nu nauwlettend volgen, is dit onze beste kans tot nu toe om te begrijpen wat er werkelijk aan de hand is. ”
Optische waarnemingen worden ook verkregen door vele observatoria over de hele wereld, waaronder de robotische Liverpool-telescoop op La Palma. Er worden ook waarnemingen gedaan op de langere golflengten van het infrarode deel van het spectrum.
"Voor het eerst kunnen we de effecten van de explosie en de nasleep ervan zien op infrarode golflengten vanuit de ruimte, met NASA's Spitzer Space Telescope", zegt professor Nye Evans van de Keele University, die het infrarood follow-upteam leidt.
“Ondertussen overtreffen de waarnemingen die we al vanaf de grond hebben verkregen, van de Britse infraroodtelescoop op de top van Mauna Kea op Hawaï, al veel meer dan de gegevens die we hadden tijdens de uitbarsting van 1985.
“De geschokte rode reuzenwind en het materiaal dat tijdens de explosie wordt uitgestoten, veroorzaken niet alleen emissie bij röntgen-, optische en radiogolflengten, maar ook in het infrarood, via coronale lijnen (zogenaamde omdat ze prominent aanwezig zijn in de zon hete corona). Deze zullen cruciaal zijn bij het bepalen van de overvloed van de elementen in het materiaal dat bij de explosie wordt uitgestoten en bij het bevestigen van de temperatuur van het hete gas. ”
26 februari 2006 was een hoogtepunt van de observatiecampagne. In wat zeker een uniek evenement moet zijn, observeerden vier ruimtesatellieten, plus radio-observatoria over de hele wereld, RS Oph op dezelfde dag.
"Deze ster had niet op een beter moment kunnen exploderen voor internationale onderzoeken op de grond en in de ruimte van een gebeurtenis die elke keer dat we ernaar kijken verandert", zegt professor Sumner Starrfield van de Arizona State University, die de Amerikaanse kant van de samenwerking leidt . "We zijn allemaal erg opgewonden en wisselen elke dag veel e-mails uit om te proberen te begrijpen wat er die dag gebeurt en vervolgens het gedrag de volgende dag te voorspellen."
Wat duidelijk is, is dat RS Oph zich gedraagt als een "type II" supernovarest. Type II supernova's vertegenwoordigen de catastrofale dood van een ster die minstens 8 keer de massa van de zon bedraagt. Ze stoten ook materiaal met zeer hoge snelheid uit dat in wisselwerking staat met hun omgeving. De volledige evolutie van een supernova-overblijfsel duurt echter tienduizenden jaren. In RS Oph gebeurt deze evolutie letterlijk voor onze ogen, ongeveer 100.000 keer sneller.
"Bij de uitbarsting van RS Oph in 2006 hebben we een unieke kans om zaken als op hol geslagen thermonucleaire explosies en de eindpunten van de evolutie van sterren veel beter te begrijpen," zei professor Bode.
"Met de observatiemiddelen waarover we nu beschikken, zien onze inspanningen 21 jaar geleden er in vergelijking nogal primitief uit."
Oorspronkelijke bron: RAS News Release
