Stellaire winden gedragen zich anders dan gedacht
ESA's XMM-Newton heeft verrassende veranderingen ontdekt in de krachtige gasstromen van twee massieve sterren. De ontdekking suggereert dat op elkaar botsende stellaire winden zich niet gedragen zoals voorheen verwacht.
Massieve sterren – meerdere malen groter dan onze eigen zon – leiden turbulente levens. Deze enorme sterren verbranden de brandstof in hun kern razendsnel en stralen tijdens hun korte, heftige levens grote hoeveelheden materiaal hun omgeving in.
Deze heftige stellaire winden kunnen het equivalent van de massa van de aarde meedragen en met miljoenen kilometers per uur door de ruimte reizen. Wanneer twee van zulke winden op elkaar botsen, komt er dus een enorme hoeveelheid energie vrij.
Deze kosmische botsing verhit het gas tot een temperatuur van miljoenen graden, waardoor ze fel oplichten en te zien zijn als röntgenstraling.
Vreemd gedrag
Normaal gezien vertonen deze op elkaar botsende winden weinig verandering, omdat de sterren en hun banen ook gelijk blijven. Maar sommige massieve sterren kunnen vreemd gedragen.
Precies dat is er aan de hand met HD 5980, een duo van twee enorme sterren die ieder zestig keer de massa van de zon dragen. De twee sterren bevinden zich op slechts 100 miljoen kilometer afstand van elkaar – ze staan dus dichterbij elkaar dan wij bij onze zon.
Op een van deze sterren vond in 1994 een grote uitbarsting plaats. De uitbarsting lijkt in alles op de knal die ervoor zorgde dat Eta Carinae in de negentiende eeuw achttien jaar lang de op één na felste ster aan onze hemel werd.
Hoewel het nu te laat is om de historische uitbarsting van Eta Carinae te bestuderen, richten astronomen hun röntgentelescopen nu op HD 5980 in een poging meer te leren over het hete gas en hoe het zich gedraagt.
Terugkeren naar een eerdere ontdekking
In 2007 ontdekten Yaël Nazé van de Universiteit van Luik in België samen met haar collega's de botsing van twee van zulke stellaire winden. Ze deden hun ontdekking met behulp van observaties die tussen 2000 en 2005 gedaan werden door ESA's XMM-Newton- en NASA's Chandra-röntgentelescopen.
In 2016 bekeken ze de winden nogmaals met XMM-Newton.
“We hadden verwacht dat HD 5980 door de jaren heen steeds minder fel zou worden, omdat de uitbarstende ster naar verloop van tijd terugkeerde naar zijn normale zelf. Maar tot onze verrassing deed HD 5980 precies het omgekeerde”, aldus Yaël.
De onderzoekers ontdekten dat het duo 2,5 keer feller was dan tien jaar eerder, en dat de röntgenstraling die ze veroorzaakten heviger was.
“We hebben zoiets nooit eerder waargenomen bij botsingen tussen twee winden.”
Access the video
Een passende verklaring
Omdat er minder materiaal werd uitgestoten maar meer licht werd uitgestraald, was het moeilijk te verklaren wat er precies gebeurde. Totdat de onderzoekers een theoretische studie aantroffen die een bijpassende verklaring bood.
“Wanneer stellaire winden botsen, laat het geschokte materiaal veel röntgenstraling los. Maar wanneer de hete materie teveel licht uitstraalt, koelt het snel af waarna de schok labiel wordt en de hoeveelheid röntgenstraling dimt. We dachten dat dit ietwat contra-intuïtieve proces zichtbaar was toen we meer dan tien jaar geleden onze eerste observaties deden. Maar in 2016 was de schok versoepeld en waren de instabiliteit afgenomen, waardoor de hoeveelheid röntgenstraling-emissie geleidelijk kon stijgen.”
Dit zijn de eerste observaties die dit voorheen hypothetische scenario onderbouwen. Yaëls collega's voeren nu computersimulaties uit om de resultaten in meer detail te kunnen bekijken. “Unieke ontdekkingen zoals deze laten zien dat XMM-Newton astronomen blijft voorzien van nieuwe gegevens die ons begrip van de energetische processen in het universum kunnen verbeteren”, aldus Norbert Schartel, XMM-Netwon-projectwetenschapper bij ESA.
