Een internationaal team van sterrenkundigen, met onder anderen de Amsterdamse astronomen Diego Altamirano, Michiel van der Klis en Rudy Wijnands, heeft een tijdmechanisme ontdekt waarmee krachtige explosies op neutronensterren exact te voorspellen zijn. Met behulp van observaties met NASA’s röntgensatelliet RXTE vonden ze een ‘klok’ die steeds langzamer tikt, waarna een thermonucleaire explosie volgt waarin waterstof wordt gefuseerd tot helium. De resultaten zijn gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.

De uitbarstingen vinden plaats op een neutronenster, het in elkaar gestorte restant van een zware ster die aan het eind van zijn leven is geëxplodeerd in een supernova. De neutronenster maakt deel uit van een dubbelstersysteem, waarin om de neutronenster een andere ster draait die materie overdraagt door de zeer sterke zwaartekracht van de neutronenster. Waterstof en helium die van de begeleider op de neutronenster vallen, beginnen bij een bepaalde temperatuur in fusiereacties zwaardere elementen te produceren. Deze thermonucleaire vlam verspreidt zich razendsnel over de hele ster en veroorzaakt een heldere flits van röntgenstraling. Deze uitbarstingen, die verschillende malen per dag kunnen voorkomen, produceren in 10 tot 100 seconden meer energie dan onze zon in een hele week.

Astronomen hebben op zo’n 80 neutronensterren al duizenden van dit soort röntgenuitbarstingen waargenomen, maar konden nog niet voorspellen wanneer ze precies plaatsvinden. Dat is nu wel gelukt in waarnemingen van röntgendubbelster 4U 1636-53 met de RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer), die extreem nauwkeurige tijdmetingen maakt van objecten die röntgenstraling uitzenden. 4U 1636-53 bevindt zich op 20.000 lichtjaar afstand op de grens van de sterrenbeelden Altaar en Winkelhaak aan de zuidelijke sterrenhemel.

Het fusieproces op het oppervlak van de neutronenster blijkt een regelmatig röntgensignaal te produceren. De theorie voorspelt een frequentie van 9 millihertz, of één cyclus per twee minuten. De RXTE-waarnemingen van 4U 1636-53 komen daarmee overeen. Maar Altamirano en collega’s ontdekten daarnaast dat steeds als de frequentie van de oscillaties afnam van 10 tot 8 millihertz, op de neutronenster een krachtige röntgenexplosie plaatsvond. Of de oscillaties alleen het tijdstip van de uitbarstingen kunnen voorspellen, of de explosies ook echt veroorzaken, is nog niet duidelijk. Het team bestudeert nu 50 andere neutronensterren om daarover meer duidelijkheid te krijgen. De frequentie van de oscillaties is gerelateerd aan de massa en grootte van de neutronenster en de astronomen hopen met hun onderzoek hierin meer inzicht te krijgen.