Wetenschappers denken dat ze voor het eerst een zeldzaam type sterexplosie hebben waargenomen, een zogenoemde 'dirty fireball' of vuile vuurbal. Deze bijzondere explosie, die meer dan dertig jaar geleden theoretisch werd voorspeld, zou nieuw licht kunnen werpen op hoe massieve sterren aan hun einde komen.
Krachtige röntgenflits vanuit verre melkwegstelsel
De ontdekking werd gedaan door de Einstein Probe-telescoop, die een extreem krachtige flits van röntgenstraling detecteerde. Volgens newscientist.com kwam de flits, aangeduid als EP241113a, uit een sterrenstelsel op ongeveer 9 miljard lichtjaar afstand van de aarde.
Xiang-Yu Wang van de Nanjing University in China en zijn collega's analyseerden de waarneming en concludeerden dat deze past bij het theoretische model van een vuile vuurbal. De flits bevatte evenveel energie als een gammaflits, maar dan uitgestraald in röntgenfrequenties in plaats van gammastraling.
Hoe massieve sterren exploderen
Wanneer een massieve ster zijn brandstof opraakt, kan deze instorten en op verschillende manieren exploderen. Als er bij de ineenstorting een zwart gat ontstaat, kan een extreem krachtige straal van straling door de ster heen breken. Dit produceert een flits van hoogenergetisch licht, een zogenoemde gammaflits of gamma ray burst.
newscientist.com behoren deze uitbarstingen tot de krachtigste explosies in het universum. Ze kunnen in één enkele bundel evenveel energie uitstralen als de totale levensduur van kleinere sterren zoals onze zon.
Het mysterie van de 'vervuilde' straal
Wetenschappers begrijpen echter nog niet precies hoe dit proces werkt of hoe variaties tussen verschillende massieve sterren de straal beïnvloeden. Natuurkundigen hebben al decennia geleden de hypothese geopperd dat we iets anders zouden kunnen zien als de straal op de een of andere manier vervuild raakt met zwaarder materiaal uit de ster, zoals protonen en neutronen.
Deze deeltjes zouden als een spons werken, de straal vertragen en ervoor zorgen dat deze röntgenstraling uitzendt in plaats van gammastraling. Tot nu toe was dit scenario van een 'vuile vuurbal' echter nooit waargenomen.
Unieke waarneming met nieuwe telescoop
De nieuwe ruimtetelescoop Einstein Probe maakte de doorbraak mogelijk. Het team detecteerde de lichtflits die qua energieniveau overeenkomt met een gammaflits, maar dan in röntgenfrequenties. De initiële explosie vervaagde tot een gloed die enkele uren aanhield, voordat deze geleidelijk uitdoofde – vergelijkbaar met een typische gammaflits.
"Het is een zeer opwindend vooruitzicht," zegt Rhaana Starling van de University of Leicester in het Verenigd Koninkrijk, newscientist.com. Vuile vuurballen zijn al sinds de jaren negentig theoretisch voorspeld, maar nooit eerder waargenomen.
Betekenis voor sterrenkunde
De ontdekking kan astronomen helpen beter te begrijpen hoe massieve sterren sterven en wat er gebeurt in de laatste momenten van hun bestaan. Door de verschillen tussen gewone gammaflitsen en vurige vuurballen te bestuderen, kunnen wetenschappers meer leren over de omstandigheden die leiden tot verschillende soorten explosies.
upc.edu heeft eerder aangetoond dat röntgentelescopen zoals eROSITA cruciaal zijn voor het detecteren van dit soort kosmische gebeurtenissen. De Einstein Probe, speciaal ontworpen voor het opsporen van tijdelijke röntgenbronnen, blijkt nu zijn waarde te bewijzen bij het ontrafelen van deze zeldzame fenomenen.
De waarneming van EP241113a markeert mogelijk een nieuwe fase in ons begrip van stellaire explosies. Nu astronomen weten waar ze naar moeten zoeken, kunnen toekomstige waarnemingen helpen om te bevestigen of vuile vuurballen inderdaad een aparte categorie van kosmische explosies vormen, of dat ze deel uitmaken van een breder spectrum van stellaire eindstadia.