Grote samenwerking levert nieuwe inzichten op over dubbelstersystemen

[univers]

Onderzoekers van de Universiteit van Oxford hebben bijgedragen aan een groot internationaal onderzoek dat een zeldzaam en fascinerend ruimteverschijnsel heeft vastgelegd. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature .https://www.nature.com/articles/s41586-022-05648-3

Wetenschappers zijn al lang geïntrigeerd door röntgendubbelstersystemen, waarbij twee sterren om elkaar heen draaien en een van de twee sterren een zwart gat of een neutronenster is. Zowel zwarte gaten als neutronensterren ontstaan ​​bij supernova-explosies en zijn zeer dicht, waardoor ze een enorme aantrekkingskracht hebben. Hierdoor zijn ze in staat om de buitenste lagen van de normale ster die eromheen draait in het binaire systeem vast te leggen, gezien als een roterende schijf van materie (die een draaikolk nabootst) rond het zwarte gat/neutronenster.
Volgens theoretische berekeningen zouden deze roterende schijven een dynamische instabiliteit moeten vertonen: ongeveer een keer per uur vallen de binnenste delen van de schijf snel op het zwarte gat/neutronenster, waarna deze binnenste gebieden zich weer vullen en het proces zich herhaalt. Tot nu toe was dit gewelddadige en extreme proces maar één keer rechtstreeks waargenomen, in een binair systeem met zwarte gaten. Voor het eerst is het nu gezien in een neutronenster binair systeem, genaamd Swift J1858.6-0814. Deze ontdekking toont aan dat deze instabiliteit een algemene eigenschap is van deze schijven (en niet wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van een zwart gat).


De Karl G. Jansky Very Large Array-radiotelescoop bestaat uit 27 gigantische telescoopschotels (elk 25 meter in diameter) in New Mexico. Afbeelding tegoed: Shutterstock.

Het fenomeen werd vastgelegd door gegevens van vijf telescopen op de grond en in de ruimte te combineren, die samen meerdere golflengten omvatten. Het wetenschappelijke team, een internationale samenwerking van astronomen onder leiding van het Instituto de Astrofísica de Canarias, vormde ad-hoc toen het neutronenstersysteem voor het eerst werd ontdekt in 2018. Deze telescopen omvatten de Karl G. Jansky Very Large Array: een van 's werelds meest gevoelige radiotelescopen, gelegen in New Mexico, bestaande uit 27 enorme (25 meter diameter) telescoopschotels.
Dr. Jakob van den Eijnden , van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Oxford, leidde de analyse van de gegevens van de Karl G. Jansky Very Large Array. Hij zei: 'Onze waarnemingen van de radiogolflengtegegevens brachten een belangrijke eigenschap van deze instabiliteiten naar voren. We ontdekten dat wanneer de draaikolk leegloopt, een deel van het gas de ruimte in wordt geschoten in zogenaamde "radiojets": smalle gasstralen worden met snelheden in de buurt van de lichtsnelheid naar buiten geschoten.'

Waargenomen wordt dat de helderheid van deze jets variabel is, wat nu wordt verklaard door klodders jetmateriaal die met deze extreme snelheden worden gelanceerd wanneer de schijf begint of eindigt met legen (waardoor pieken in helderheid worden veroorzaakt). Wanneer de schijf stabiliseert, stoppen de jets en neemt de helderheid af. Deze conclusie trekken was alleen mogelijk door de variabiliteit te vergelijken die werd waargenomen met telescopen over het hele elektromagnetische spectrum - van radio- tot röntgengolflengten - die tegelijkertijd het gedrag van de schijf en de jet onderzoeken.

Dr. van den Eijnden voegde eraan toe: 'Deze ontdekking, slechts het tweede voorbeeld van deze instabiliteiten, benadrukt ook de zeldzaamheid van dit gedrag. Daarom is het vinden van meer voorbeelden van verschillende soorten binaire systemen een eerste prioriteit. Vanwege de voorbijgaande aard van dit proces is het onvoorspelbaar wanneer we nog een kans krijgen. Tegen die tijd zullen we voorbereid moeten zijn om onze internationale waarnemingsinspanningen te herhalen.'

https://www.ox.ac.uk/news/2023-03-02-ma ... ar-systems