Astronomen hebben voor het eerst een hoge resolutie opname verkregen van een witte dwergster die actief materiaal van een nabije metgezel overhevelt. Met behulp van NASA’s Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) observeerde een team van MIT het systeem EX Hydrae, gelegen op 200 lichtjaar van de aarde, en onthulde details over de gewelddadige interactie tussen deze sterren. Deze ontdekking biedt kritische inzichten in het gedrag van ‘tussenpolaire’ binaire sterren – systemen waarbij een dode ster zijn buurman op agressieve wijze opeet.
De dynamiek van stellair kannibalisme
EX Hydrae bestaat uit een witte dwerg, het dichte overblijfsel van een zonachtige ster, en zijn slachtoffer, dat er elke 98 minuten omheen draait. Het magnetische veld van de witte dwerg trekt materiaal van de begeleidende ster, waardoor een kolom van oververhit gas ontstaat van ongeveer 3200 kilometer hoog. Deze kolom regent neer op de witte dwerg, waarbij intense röntgenstraling vrijkomt.
Deze schaal is significant : de kolom beslaat bijna de helft van de straal van de witte dwerg zelf, wat betekent dat een aanzienlijk deel van het materiaal van de begeleidende ster direct wordt geconsumeerd. Het team bevestigde ook dat röntgenstralen van het oppervlak van de witte dwerg weerkaatsen voordat ze worden verstrooid, een fenomeen dat werd voorspeld maar nog nooit eerder rechtstreeks werd waargenomen.
Waarom dit belangrijk is: accretieschijven en magnetische velden
Witte dwergen bevinden zich aan het einde van de evolutie van de sterren en kunnen twee routes naar vernietiging volgen; hetzij door te exploderen in een Type Ia-supernova, hetzij door langzaam af te koelen tot een zwarte dwerg. Het belangrijkste verschil tussen deze twee paden ligt in de manier waarop de witte dwerg massa verkrijgt van zijn begeleidende ster.
Tussenliggende polaren, zoals EX Hydrae, vallen in een unieke categorie waarin het magnetische veld niet sterk genoeg is om een volledige accretieschijf (een wervelende massa gestolen materiaal) rond de witte dwerg te vormen, maar het is sterk genoeg om materiaal naar de polen te leiden. Dit proces creëert een ‘aanwasgordijn’: een stortbui van stellaire materie met miljoenen kilometers per uur. De botsing van invallend materiaal creëert turbulente gaskolommen van meerdere miljoenen graden die detecteerbare röntgenstraling uitzenden.
De kracht van röntgenpolarimetrie
Het IXPE-ruimtevaartuig mat de polarisatie van röntgenstraling uitgezonden door EX Hydrae, wat een verrassend hoge mate van polarisatie aan het licht bracht (8%). Dit betekent dat de stralingsgolven in een specifieke richting waren uitgelijnd, wat de aanwezigheid van het magnetische veld en de intense energiestroom bevestigt.
“We hebben aangetoond dat röntgenpolarimetrie kan worden gebruikt om gedetailleerde metingen te doen van de accretiegeometrie van de witte dwerg”, zegt Sean Gunderson, teamleider bij MIT.
Deze techniek geeft een duidelijker beeld van de extreme omgeving rond de witte dwerg dan traditionele telescopen, die vaak slechts een vaag stipje aan de hemel zien. Door de polarisatie te analyseren kunnen wetenschappers het binnenste, meest energetische gebied van het systeem reconstrueren.
Toekomstige implicaties: Supernovae begrijpen
Het onderzoeksteam is van plan hun onderzoek uit te breiden naar andere witte dwergsystemen, met als doel beter te begrijpen hoe deze sterren uiteindelijk exploderen als Type Ia supernovae. Deze supernova’s zijn cruciaal voor het meten van kosmische afstanden, dus het begrijpen van de factoren die tot hun explosies leiden is van cruciaal belang voor het in kaart brengen van het universum.
De studie van stellaire vampiers biedt een directe inkijk in de gewelddadige laatste stadia van sterrenstelsels en werpt licht op zowel hun onmiddellijke gedrag als hun uiteindelijke lot.
