Astronomen bevestigen uitgebreide atmosfeer op accretieschijf röntgendubbelster

Figuur 1: Artist impression. Astronomen vermoeden dat sterren een accretieschijf rond zich vormen terwijl ze materiaal wegkapen van hun begeleidende ster. Credit: Dana Berry/NASA Goddard Space Flight Center

Astronomen gebruiken sterverduisteringen om de atmosfeer te bestuderen van accretieschijven rond compacte sterren. SRON-onderzoekers hebben deze methode toegepast op röntgendubbelsterren met lage massa. Ze vinden een dikkere atmosfeer dan voorspeld en onderscheiden twee verschillende gascomponenten. Publicatie in Astronomy & Astrophysics.

Als je je op een heldere nacht in een donker gebied bevindt, kun je overweldigd worden door een gevoel van ontzag als je omhoog kijkt en beseft dat elk fonkelend puntje een enorme ster is, zo reusachtig als de Zon. Maar dat is nog niet alles. Bijna de helft van die puntjes bestaan uit twee sterren! Samen vormen ze een zogenoemde dubbelster. De sterren in deze systemen houden elkaar gevangen met hun aantrekkingskracht. Degene met de sterkere zwaartekracht ‘steelt’ materiaal van zijn begeleider en vormt een accretieschijf (zie figuur 1).

De exacte omvang en geometrie van accretieschijven zijn op dit moment niet bekend. Nieuwe modellen en röntgenobservaties duiden op een dikkere schijf dan oudere theoretische modellen voorspellen. Op de schijf zou een uitgebreide atmosfeer kunnen liggen. Maar hoe zie je die zonder dat de felle röntgenstralen van de schijf de hele observatie overbelichten? Dit probleem kun je oplossen door een geschikte röntgendubbelster te vinden die onder een dermate gunstige hoek ligt dat de begeleidende ster de accretieschijf blokkeert (zie figuur 2).

SRON-astronomen Ioanna Psaradaki, Elisa Costantini en Missagh Mehdipour selecteerden samen met Maria Diaz Trigo van ESO de ‘eclipsing’ dubbelster EXO 0748-676 en bestudeerden hem met de röntgenruimtetelescoop XMM-Newton. Het team koos een dubbelsysteem van twee sterren met lage massa, omdat zwaardere sterren sterke wind uitblazen die moeilijk te onderscheiden is van accretiestromen. Op sommige momenten verdwenen de aantrekkende ster en zijn accretieschijf volledig uit het zicht achter de begeleidende ster, zodat de onderzoekers erin slaagden om een spectrum te krijgen van de rijke atmosfeer van de schijf.

De eclipsmethode stelde de astronomen in staat om de atmosfeer directer te observeren dan eerdere studies. Ze bevestigen dat de atmosfeer dikker moet zijn dan voorspeld en dat het gas in de uitgebreide atmosfeer vóórkomt in twee verschillende vormen. De eerste gascomponent is heet, met een temperatuur vergelijkbaar met die van het onderste deel van de schijf. De tweede gascomponent is kouder en kleiner, en komt uit het buitenste gedeelte van de schijf. De onderzoekers vermoeden dat de tweede component bestaat uit klonters die zijn ontstaan uit de impact van de accretiestroom op de schijf.

‘De meest waarschijnlijke verklaring voor zo’n uitgebreide atmosfeer is dat de aantrekkende ster met zijn sterke röntgenstralen de buitenste delen van de accretieschijf foto-ioniseert,’ zegt Psaradaki. ‘Dit verschijnsel veroorzaakt thermische instabiliteit, terwijl het gas juist zoekt naar een stabiele oplossing. Die krijgt het als de schijf toeneemt in volume en zo een uitgebreide atmosfeer creëert, zoals blijkt uit onze resultaten.’

Figuur 2: Gezien vanaf de aarde ligt EXO 0748-676 onder zo’n hoek dat de begeleidende ster de aantrekkende ster soms uit het zich wegneemt. Dit biedt astronomen een blik op de atmosfeer van de accretieschijf, zonder dat de ster en zijn schijf alles overbelichten.

Publicatie:
I. Psaradaki, E. Costantini, M. Mehdipour, and M. Díaz Trigo, ‘Modelling the disk atmosphere of the low mass X-ray binary EXO 0748-676’, Astronomy & Astrophysics

(Bron: SRON)

Recent news

Young (Space) Professionals Event

On Thursday the 12th of October, during the Space Week NL 2023, NVR - Young Professionals Committee, Space Generation Advisory Council (SGAC) and SpaceNed Young Professionals will organize an event specifically for you! As we are convinced that the next generation...

read more
SPIE 2024

The bi-annual SPIE Astronomical Telescopes & Instrumentation conference is organized in Yokohama, Japan, in June 2024. It is the largest conference in this field, which is equally focused on ground- and space-based instrumentation, and attended by more than 2000...

read more
Economic mission to India

Does your company operate internationally in sustainable food systems, medical technology or Key Enabling Technologies (KET)? And are you curious about your business opportunities in India? Then take part in the trade mission to India. Prime Minister Mark Rutte...

read more