Astronomen denken dat ze bewijs hebben gevonden voor een extreem krachtige nucleaire explosie in de ruimte – een explosie die zo zeldzaam is, dat we hem waarschijnlijk nooit meer zullen zien.
De explosie lijkt te hebben plaatsgevonden in een vreemde neutronenster op 140.000 lichtjaar van de aarde, genaamd MAXI J0556-332. Neutronensterren zijn de overblijfselen van grote sterren die zijn geëxplodeerd in een zogeheten supernova. De objecten hebben de grootte van een stad en een massa tot tweemaal die van onze zon.
MAXI J0556-332 werd in 2011 ontdekt, samen met een andere grotere ster. Astronomen breken sindsdien hun hoofd erover, omdat de neutronenster tijdens zijn ontdekking veel heter was dan normaal en hij sindsdien veel van die hitte is verloren.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Nu weten we misschien hoe dat komt. Astronoom Dany Page van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico en zijn collega’s denken dat in de neutronenster mogelijk een enorme en onstabiele thermonucleaire explosie heeft plaatsgevonden. Deze zogeheten hyperburst speelde zich zo diep in de ster af dat het niet detecteerbaar was. De hyperburst kan de neutronenster flink hebben opgewarmd, wat de bizarre piek in de temperatuur zou verklaren.
‘Eindelijk hebben we een fysieke verklaring voor de hitte’, zegt Page. ‘Het lijkt allemaal te kloppen.’
Van super tot hyper
Neutronensterren die onderdeel uitmaken van een paar, zoals deze, kunnen materiaal winnen van hun partnerster. Ze zuigen enorm veel gas aan, wat op het oppervlak belandt. Hierdoor wordt de neutronenster erg heet.
Ook kunnen er door het opbranden van waterstof en helium waarneembare uitbarstingen nabij het oppervlak plaatsvinden. Zulke explosies kunnen zelfs om de paar minuten optreden.
Krachtigere uitbarstingen, ook wel superbursts genoemd, komen om de paar jaar voor. Die zijn het gevolg van het opbranden van koolstof, dat zwaarder is dan waterstof en helium, ongeveer honderd meter onder het oppervlak. Daarbij komt honderd keer meer energie vrij dan bij een gewone uitbarsting.
Zeldzame combinatie
Uit modellen van het team blijkt dat hyperbursts nog weer honderd keer sterker zijn dan superbursts, en dat ze vijfhonderd meter onder het oppervlak plaatsvinden – in een oceaan van dik plasma dat neutronensterren omhult. De drijvende kracht zou in dit geval het fuseren van zuurstofatomen zijn, dat in de loop van de tijd ‘meer energie opwekt dan dat weg kan lekken’, zegt Page. De temperaturen kunnen daarbij oplopen tot wel 400 miljoen graden Celsius.
Het resultaat is een explosie die in een kwestie van milliseconden meer energie vrijmaakt dan onze zon in 100.000 jaar. Vanwege de diepte van de explosie zou die van buiten de neutronenster echter niet kunnen worden gedetecteerd.
Voldoende materie in de neutronenster proppen om tot zo’n explosie te komen, zou wel behoorlijk wat tijd in beslag nemen. ‘Misschien wel duizend jaar’, zegt Page. Wil je de explosie kunnen waarnemen, dan zou de neutronenster op dat moment niet langer materiaal van zijn metgezel moeten ontvangen, iets wat we nog maar bij een handvol dubbelsterren hebben gezien. Deze zeldzame combinatie van omstandigheden betekent dat dit misschien de enige hyperburst is die we ooit zullen zien. ‘Maar we mogen ons gelukkig prijzen dat de teller nu in ieder geval op één staat’, zegt Page.
Ondiepe verwarming
Hoogleraar astrofysica Anna Watts van de Universiteit van Amsterdam zegt dat het een ‘heel interessant idee’ is, en merkt op dat eerdere pogingen om de ongebruikelijke temperatuur van deze neutronenster te verklaren waren gebaseerd op een twijfelachtig idee genaamd ‘ondiepe verwarming’. Dit idee hield in dat er een soort verwarmingsproces zou plaatsvinden in de korst van de neutronenster. Maar de wetenschap erachter was onzeker. ‘Een hyperburst zou het energieprobleem zeker oplossen’, zegt astrofysicus Jean in ’t Zand van het Nederlands instituut voor ruimteonderzoek SRON.
Mogelijk valt het hyperburst-idee op een ongebruikelijke manier te testen: door er nooit meer een te observeren. Dat zou er namelijk op wijzen dat het vermoeden van Page over hun zeldzaamheid klopt. ‘Je hoopt nu gewoon echt dat ze er niet nog een vinden’, zegt Watts – een ietwat vreemde wens voor zo’n potentiële ontdekking in de astronomie.
