Röntgendubbelsterren, neutronensterren en jets
Röntgendubbelsterren
Bijna alle sterren ontstaan als onderdeel van een dubbelster of meervoudig systeem. Wanneer een van de twee sterren is ontploft als een supernova is het mogelijk dat het dubbelstersysteem ontbonden wordt, maar het kan ook gebeuren dat de sterren bij elkaar blijven. In zulke gevallen kan zo een systeem evolueren tot röntgendubbelstersysteem. Dit zijn systemen waar een ster en een compact object om elkaar heen draaien. Het compacte object kan een neutronenster of een zwart gat zijn, gevormd in de supernova. De röntgenstraling komt vrij wanneer materie van de ene ster op het compacte object valt. Dit proces noemen we accretie. Dit accretieroces verloopt niet altijd regelmatig. Er zijn namelijk systemen waar de röntgenhelderheid tijdelijke hoger is, soms voor een paar maanden, maar soms ook tientallen jaren lang. Deze systemen hebben twee fases, in uitbarsting of in rust. Tijdens een uitbarsting accreteert materie op de ster en de neutronenster wordt verhit. In rust koelt de neutronenster weer af. Dit duurt langer naar mate de lengte van de uitbarsting langer is. De bron is in rust niet altijd te vinden, omdat de helderheid aanzienlijk lager is.
Pulsars
Veel neutronensterren zenden periodiek een signaal uit. Dit komt doordat de neutronenster een bundel licht uitstraalt, maar daarnaast ook snel rond zijn as draait. Di is vergelijkbaar met een vuurtoren waarvan de lichtbundel ook ronddraait. Dit soort neutronensterren heten pulsars. Door deze pulsen te meten kunnen we heel nauwkeurig bepalen hoe snel pulsars ronddraaien en ook of ze langzamer of harder gaan draaien na verloop van tijd. Door de variaties tussen deze pulsen te meten kan de baan bepaald worden van deze pulsar om de andere ster. Indien we de andere ster ook kunnen zien, dan kunnen we de massa's bepalen van beide sterren. Hiermee kunnen we de zwaartekrachtstheorie testen op een extreme schaal. Juist voor deze neutronensterren is dit heel interessant omdat we niet precies weten hoe zo'n neutronster inwendig in elkaar zit. De dichtheid in neutronensterren is een paar keer de dichtheid van atoomkernen en dit is veel hoger dan dat we dat in het laboratorium kunnen nabootsen. Indien we weten hoe materie zich gedraagt op zulke dichtheden, weten we ook hoe materie zich op lagere dichtheden gedraagt. Er zijn vele theoretische toestandsvergelijkingen, die dit beschrijven, maar er is er maar een de correcte. Die willen we graag weten. Hiervoor hebben we nauwkeurige metingen van de massa's en de omvang van neutronensterren nodig. Pulsars komen zowel voor in röntgen als in radio. Een radiopulsar heeft echter niet altijd een röntgencomponent en ook een röntgenpulsar heeft niet altijd een radiocomponent. Men denkt wel dat er een verband zit tussen deze twee types pulsars, maar dit valt nog niet hard te maken met de huidige waarnemingen. Meer informatie over onderzoek aan pulsars in Nederland is te vinden op deze website.
Op het instituut wordt onderzoek gedaan aan röntgendubbelstersystemen, waarbij het compacte object vaak een pulsar is. De massabepaling van deze compacte objecten kan helpen om de toestandsvergelijking van materie met hoge dichtheid te bepalen. Onderzoek aan röntgenbronnen in uitbarsting en in rust geeft beter inzicht in het koelingsmechanisme van neutronensterren en over de relatie hiervan met de lengte van de uitbarstingen.
Jets
In dubbelstersystemen met een zwart gat worden zogenaamde jets gedetecteerd. In deze systemen wordt materie overgedragen van de "normale" ster naar het zwarte gat via een zogenaamde accretieschijf, wegens behoud van impulsmoment. Een kleine fractie van het materiaal dat anders zou accreteren, wordt om nog onbekende redenen met bijna de lichtsnelheid weggeschoten de ruimte in. Dit is de jet. Deze jets hebben vaak een helderheid vergelijkbaar met de helderheid van de accretieschijf.
Een jet bij de jonge ster HH47.
De ster is verstopt in de gaswolk linksonder.
De afstand tussen de ster en het uiteinde van de jet
is ongeveer een half lichtjaar (credits: NASA/STScI).
Op het instituut wordt onderzoek gedaan naar deze jets. We willen inzicht krijgen waarom dit alleen bij zwarte gaten gebeurt en niet bij neutronensterren. Wat zijn de onderliggende processen? Hoe worden deze jets precies gevormd? Hoe hangt de jet samen met het accretieproces? En is dit accretieproces vergelijkbaar met het accretieproces bij neutronensterren?