Een nieuwe studie met behulp van gegevens van NASA's NuSTAR-ruimtetelescoop suggereert dat Eta Carinae, het meest lichtgevende en massieve stellaire systeem binnen 10, 000 lichtjaar, versnelt deeltjes tot hoge energieën, waarvan sommige de aarde kunnen bereiken als kosmische straling.

"We weten dat de explosiegolven van geëxplodeerde sterren kosmische stralingsdeeltjes kunnen versnellen tot snelheden die vergelijkbaar zijn met die van licht, een ongelooflijke energieboost, " zei Kenji Hamaguchi, een astrofysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en de hoofdauteur van de studie. "Vergelijkbare processen moeten plaatsvinden in andere extreme omgevingen. Uit onze analyse blijkt dat Eta Carinae daar een van is."

Astronomen weten dat kosmische stralen met energieën van meer dan 1 miljard elektronvolt (eV) van buiten ons zonnestelsel naar ons toe komen. Maar omdat deze deeltjes – elektronen, protonen en atoomkernen - ze dragen allemaal een elektrische lading, ze wijken af ​​wanneer ze magnetische velden tegenkomen. Dit versluiert hun paden en maskeert hun oorsprong.

Eta Carinae, gelegen op ongeveer 7, 500 lichtjaar verwijderd in het zuidelijke sterrenbeeld Carina, staat bekend om een ​​19e-eeuwse uitbarsting die het voor korte tijd de op een na helderste ster aan de hemel maakte. Deze gebeurtenis wierp ook een enorme zandlopervormige nevel uit, maar de oorzaak van de uitbarsting blijft slecht begrepen.

Het systeem bevat een paar massieve sterren waarvan de excentrische banen ze elke 5,5 jaar ongewoon dichtbij brengen. De sterren bevatten 90 en 30 keer de massa van onze zon en passeren 140 miljoen mijl (225 miljoen kilometer) van elkaar bij hun dichtste nadering - ongeveer de gemiddelde afstand tussen Mars en de zon.

"Beide sterren van Eta Carinae zorgen voor krachtige uitstromen die stellaire winden worden genoemd, " zei teamlid Michael Corcoran, ook bij Goddard. "Waar deze winden botsen, verandert tijdens de orbitale cyclus, die een periodiek signaal produceert in röntgenstraling met lage energie die we al meer dan twee decennia volgen."

NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope neemt ook een verandering waar in gammastralen - licht dat veel meer energie bevat dan röntgenstralen - van een bron in de richting van Eta Carinae. Maar Fermi's zicht is niet zo scherp als röntgentelescopen, dus astronomen konden de verbinding niet bevestigen.

Om de kloof tussen energiezuinige röntgenmonitoring en Fermi-waarnemingen te overbruggen, Hamaguchi en zijn collega's wendden zich tot NuSTAR. Gelanceerd in 2012, NuSTAR kan röntgenstralen met een veel grotere energie focussen dan welke voorgaande telescoop dan ook. Met behulp van zowel nieuw genomen als archiefgegevens, het team onderzocht NuSTAR-waarnemingen die tussen maart 2014 en juni 2016 waren verkregen, samen met röntgenwaarnemingen met lagere energie van de XMM-Newton-satelliet van de European Space Agency in dezelfde periode.

Eta Carinae's energiezuinige, of zacht, Röntgenstralen komen van gas op het grensvlak van de botsende sterrenwinden, waar temperaturen hoger zijn dan 70 miljoen graden Fahrenheit (40 miljoen graden Celsius). Maar NuSTAR detecteert een bron die röntgenstraling boven de 30 uitstraalt, 000 eV, zo'n drie keer hoger dan kan worden verklaard door schokgolven in de botsende winden. Ter vergelijking, de energie van zichtbaar licht varieert van ongeveer 2 tot 3 eV.

De analyse van het team, gepresenteerd in een paper gepubliceerd op maandag, 2 juli in Natuurastronomie , laat zien dat deze "harde" röntgenstralen variëren met de binaire omlooptijd en een vergelijkbaar patroon van energie-output vertonen als de gammastralen die door Fermi zijn waargenomen.

De onderzoekers zeggen dat de beste verklaring voor zowel de harde röntgenstraling als de gammastraling de elektronen zijn die worden versneld in hevige schokgolven langs de grens van de botsende sterrenwinden. De röntgenstralen die door NuSTAR worden gedetecteerd en de gammastralen die door Fermi worden gedetecteerd, komen voort uit sterlicht dat een enorme energieboost krijgt door interacties met deze elektronen.

Sommige van de supersnelle elektronen, evenals andere versnelde deeltjes, moeten aan het systeem ontsnappen en misschien zullen sommigen uiteindelijk naar de aarde dwalen, waar ze kunnen worden gedetecteerd als kosmische straling.

"We weten al een tijdje dat de regio rond Eta Carinae de bron is van energetische emissie in hoogenergetische röntgen- en gammastraling", zei Fiona Harrison, de hoofdonderzoeker van NuSTAR en een professor in de astronomie aan Caltech in Pasadena, Californië. "Maar totdat NuSTAR de straling kon lokaliseren, laat zien dat het van het binaire getal komt en bestudeer de eigenschappen ervan in detail, de oorsprong was mysterieus."