Maar wat dat dan precies is, blijft in nevelen gehuld.
In 2017 was GW170817 even wereldnieuws. Voor het eerst hadden onderzoekers zwaartekrachtsgolven gedetecteerd die veroorzaakt werden door de fusie van twee neutronensterren. En voor het eerst was het mogelijk om de nasleep daarvan ook aan de hand van elektromagnetische straling (of licht) te onderzoeken. Over de gebeurtenis is dan ook al veel gepubliceerd. Maar een nieuw onderzoek, verschenen in ht blad The Astrophysical Journal Letters, onthult dat er bijna vijf jaar na dato nog altijd meer over GW170817 te vertellen is. Sterker nog: wetenschappers denken in de nasleep van de heftige fusie iets heel nieuws te hebben gezien: een mysterieuze bron van röntgenstraling. Mogelijk gaat het om de nagloed van een kilonova (iets wat wetenschappers nog nooit hebben gezien) of materiaal dat in een zwart gat valt dat door de fuserende neutronensterren is ontstaan (en ook dat is nog nooit waargenomen). “We kijken hier naar iets nieuws en buitengewoons dat we voor het eerst zien,” benadrukt onderzoeker Aprajita Hajela. “En dat geeft ons de kans om nieuwe fysische processen die nog nooit eerder zijn waargenomen, te observeren en begrijpen.”
Kilonova
De studie handelt zoals gezegd over de al veelbesproken GW170817. Twee neutronensterren smolten samen, wat leidde tot een kilonova (een zeer krachtige explosie, ongeveer 1000 keer krachtiger dan een klassieke nova). Tegelijkertijd ontstond er echter ook een jet: een gerichte, gebundelde stroom hoogenergetische deeltjes. Die deeltjes haastten zich met een snelheid die de snelheid van het licht benaderde, weg en daarbij werd ook röntgenstraling gegenereerd. In eerste instantie was die röntgenstraling vanaf de aarde niet zichtbaar; röntgentelescoop Chandra zocht er kort nadat de zwaartekrachtsgolven werden waargenomen, tevergeefs naar. Maar dat veranderde enkele dagen later. Vermoed wordt dan ook dat de fuserende neutronensterren een zeer smalle jet voortbrachten die niet op de aarde was gericht, maar naarmate de tijd vorderde – doordat de jet op omringend gas en stof stuitte en vervolgens vertraagde en uitdijde – toch in het gezichtsveld van Chandra terecht kwam.
Nieuwe bron
In de jaren die volgden, bleef Chandra GW170817 in de gaten houden. En vanaf begin 2018 zag het observatorium dat de röntgenemissie af begon te nemen. Het is te herleiden naar het feit dat de jet gedoemd is om te blijven vertragen en uitdijen, zo stellen de onderzoekers. En daarmee zal dus ook de röntgenemissie alleen maar verder afnemen. Maar dan gebeurt er iets vreemds: vanaf maart 2020 stopt de afname van röntgenemissie en blijft de röntgenemissie maanden op rij stabiel. En dat was het moment waarop de astronomen zich realiseerden dat er iets bijzonders aan de hand was. “Het feit dat de röntgenstraling niet meer snel afnam was het beste bewijs dat er in aanvulling op de jet nog een bron van röntgenstraling moest zijn,” aldus onderzoeker Raffaella Margutti. “Een compleet andere bron van röntgenstraling is nodig om te verklaren wat we hier zien.”
Zwart gat of nagloed?
Maar om wat voor bron gaat het dan? Mogelijk betreft het de nagloed van de kilonova, zo stellen de onderzoekers. Die gloed zou ontstaan doordat de uitdijende puinwolk die tijdens de behoorlijk gewelddadige fusie van de neutronensterren is ontstaan, een schokgolf heeft voortgebracht. Die schokgolf warmt omringend materiaal op en daarbij ontstaat de emissie die de onderzoekers dus aanduiden als de nagloed van een kilonova. Een andere mogelijkheid is dat de aanvullende röntgenstraling gecreëerd wordt doordat een zwart gat – ontstaan nadat de neutronensterren fuseerden – materiaal naar zich toetrekt en verorbert. “Het zou voor het eerst zijn dat we de nagloed van een kilonova zien en het zou ook voor het eerst zijn dat we na een fusie van neutronensterren materiaal in een zwart gat zien vallen,” aldus onderzoeker Joe Bright. “Beide uitkomsten zouden extreem opwindend zijn.”
Toekomstig onderzoek
Maar welke uitkomst de juiste is, blijft voor nu nog even in nevelen gehuld. Daarvoor moet GW170817 eerst nader bestudeerd worden. Astronomen zijn dat zeker van plan. En daarbij wordt GW170817 niet alleen in röntgenstraling, maar ook in radiostraling gemonitord. Als de aanvullende röntgenstraling het resultaat is van het nagloeien van de kilonova mag je namelijk verwachten dat er op termijn ook radiostraling gegenereerd wordt. Als de aanvullende röntgenstraling echter het werk is van een nieuwgevormd zwart gat, zal er geen radiostraling ontstaan en zal de röntgenemissie stabiel blijven of rap afnemen.
Astronomen kunnen niet wachten om te zien wat er de komende jaren gaat gebeuren. “Nader onderzoek naar GW170817 kan verstrekkende gevolgen hebben,” aldus onderzoeker Kate Alexander. “De detectie van de nagloed van een kilonova zou betekenen dat de fusie niet direct een nieuw zwart gat heeft voortgebracht.” Maar ook als blijkt dat er wel direct een zwart gat is ontstaan dat druk bezig is om materiaal te verorberen en zo verantwoordelijk is voor de aanvullende röntgenstraling, is dat interessant. “Het object biedt astronomen dan de kans om te bestuderen hoe materie in een pasgeboren zwart gat valt.”
