Een Japanse ruimtetelescoop heeft iets onverwachts ontdekt bij een neutronenster die zich op zo’n 7.000 lichtjaar van de aarde bevindt. De ‘stellaire wind’ die van het object afkomt, blijkt 200 keer langzamer te zijn dan verwacht. En dat stelt onze theorieën over deze extreme hemellichamen op de proef.

Een neutronenster is een supercompact overblijfsel van een ontplofte ster, ongeveer zo groot als een stad maar met de massa van anderhalf tot tweemaal die van onze zon. Een van die neutronensterren draait op zo’n 7.000 lichtjaar van ons in een dubbelstersysteem, genaamd GX 13+1, met een gewone ster. Door zijn grote zwaartekracht slokt de neutronenster materie van zijn kompaan op. Hierdoor wordt het systeem zo heet dat het röntgenstraling uitzendt en een krachtige ‘wind’ produceert. Astronomen dachten dat die schijf een razendsnelle wind zou produceren, met een snelheid van zo’n 200 miljoen kilometer per uur, bijna een vijfde van de lichtsnelheid. Maar de wind bleek veel langzamer.

“Van zulke extreme intrinsieke helderheden zou je verwachten dat er een zeer snelle, sterk geïoniseerde wind uit het binnenste deel van de accretieschijf wordt gelanceerd”, vertelt Elisa Costantini, onderzoeker aan de Universiteit van Amsterdam en een van de auteurs van het onderzoek, aan Scientias.nl. “In dit geval zien we echter een relatief langzame wind.” Met andere woorden: als de binnenkant van de schijf heel fel straalt, dan zou dat licht het gas als het ware wegslaan in een krachtige straal. Maar de waarnemingen tonen juist een trage stroom; dat betekent dat de gebruikelijke verklaring niet genoeg lijkt te zijn, dus moeten wetenschappers andere mogelijkheden bekijken.

Wat is eigenlijk een stellaire wind?

Voordat we verder gaan, is het handig om te begrijpen wat astronomen bedoelen met een ‘wind’ van een neutronenster. “De reuzenster draagt materiaal over aan de neutronenster, waardoor er een accretieschijf ontstaat”, legt Costantini uit. Deze accretieschijf is eigenlijk een gloeiend hete draaikolk van gas. De ‘wind’ waar het hier over gaat is geen lucht zoals op aarde, maar extreem heet gas uit de draaikolk rond de neutronenster. 

Thermische wind in plaats van stralingswind

De verrassend trage wind dwingt wetenschappers hun theorieën te herzien. In plaats van een ultrasnelle ‘stralingsgedreven’ wind, zoals eerder werd verwacht, lijkt GX 13+1 in de plaats een ’thermische wind’ te produceren. “De verlichting van de schijf door de centrale bron verhit het materiaal en vormt een wind”, verklaart Costantini. “Modellen tonen aan dat deze wind niet snel zou moeten zijn, zoals ook bij GX13+1 is waargenomen.” Het probleem is alleen dat de waargenomen wind veel dichter is dan de modellen voorspellen. Zo dicht zelfs dat hij een groot deel van de röntgenstraling blokkeert, waardoor de neutronenster minder helder lijkt dan hij werkelijk is. 

Nederlandse precisie maakt het verschil

De ontdekking werd mogelijk gemaakt door technologie aan boord van XRISM waaraan Nederlandse wetenschappers van SRON in Leiden hebben meegewerkt. Het instrument dat zij ontwikkelden kan röntgenstraling analyseren met een precisie die veel beter is dan eerdere telescopen. Door deze precisie kon XRISM ‘vingerafdrukken’ zien van elementen als ijzer, nikkel en chroom in het röntgenlicht. Deze elementen worden meegesleurd in de wind, en door ze te bekijken konden de wetenschappers precies meten hoe snel de wind beweegt.

Het team had hierbij geluk dat ze GX 13+1 precies op het juiste moment observeerden. De neutronenster was op dat moment op zijn helderst, wat volgens Costantini maar “in ongeveer 5 à 10 procent van de gevallen” voorkomt. “Dat maakt deze observatie een gelukstreffer.”

Wat betekent dit voor ons begrip van het heelal?

Deze ontdekking heeft gevolgen voor hoe we denken over de rol van neutronensterren in het universum. Snelle winden van zwarte gaten kunnen hele sterrenstelsels beïnvloeden, maar als neutronensterren vooral langzame winden produceren, is hun impact heel anders dan gedacht. Het onderzoeksteam plant vervolgstudies om beter te begrijpen hoe deze winden ontstaan. 

Check ook de Scientias Podcast: