Utrechtse promovenda maakt extreme zwaartekrachtvelden rond neutronenster zichtbaar

Zij staan op ongeveer tienduizend lichtjaar afstand van de aarde en draaien in vijftig minuten om elkaar heen, de neutronenster en de witte dwerg die samen de dubbelster 4U 0614+091 vormen. In de röntgenstraling die zij uitzenden vond Oliwia Madej de door de zwaartekracht vervormde ‘vingerafdruk’ van zuurstof.Neutronensterren behoren tot de meest compacte objecten van het heelal. Het zijn restanten van opgebrande sterren, waarvan de massa onder invloed van de zwaartekracht is samengeperst in een bal met een diameter van slechts 10 tot 20 km. Gevolg is dat één theelepel 'neutronenster' ongeveer 1 miljard ton zou wegen.Sommige neutronensterren worden vergezeld door een witte dwerg, ook al een opgebrande ster, die om hen heen draait. Dat gebeurt vaak op zo geringe afstand dat het zuurstofrijke gas van de dwerg wordt weggezogen en in een schijf dicht om de neutronenster heen gaat wervelen.'”Normaal gesproken zenden hete zuurstofatomen röntgenstraling met een kenmerkend energieniveau uit”, zegt Madej, promovendus aan de Universiteit Utrecht en aan het het in De Uithof gevestigde Nederlands expertise-instituut voor ruimteonderzoek SRON. “Maar door de extreme zwaartekracht rond neutronensterren is in de uitgezonden röntgenstraling de ‘vingerafdruk’ van het zuurstof sterk vervormd.”De hoop van sterrenkundigen is dat zij uit de mate van die vervorming de binnenste straal van de zuurstofrijke schijf om de neutronenster kunnen afleiden. Dat zou hen een goed idee kunnen geven van de maximale diameter van de neutronenster.Tot nu toe waren in de röntgenstraling van neutronensterren echter alleen de vervormde vingerafdrukken van ijzermoleculen aangetroffen, die minder goed bruikbaar zijn voor dit doel. Dat Madej nu voor het eerst de vervormde vingerafdrukken van zuurstof heeft ontdekt, is dan ook een baanbrekende ontdekking volgens haar supervisor Peter Jonker.Ze deed de vondst met behulp van de ESA ruimetelescoop XMM-Newton, met aan boord de door SRON ontwikkelde reflectietraliespectrometer die juist in dit golflengtegebied extreem gevoelig is.  Helaas zijn de gegevens nog niet nauwkeurig genoeg om de omvang van de neutronenster nauwkeurig te kunnen bepalen, aldus Jonker.“Daarvoor moeten we langere waarnemingen doen. En als we dan ook de vingerafdrukken van ijzeratomen vinden, kunnen we door een vergelijking met de zuurstoflijn heel wat onzekerheden wegnemen. Al met al is de waarneming van Madej dus zonder twijfel een stap op weg naar een beter begrip van de extreme omstandigheden in en rond een neutronenster.'EH