POLARIMETER VOOR RÖNTGENSTRALEN VOOR STUDIE ZWARTE GATEN

Italiaanse astronomen hebben een instrument ontwikkeld voor het meten van de polarisatiegraad van röntgenstraling. De nieuwe X-ray probe is 100 keer gevoeliger dan de huidige apparatuur op dit gebied. Voor de studie van zwarte gaten en neutronensterren voorziet de nieuwe röntgenpolarimeter in een lacune (Nature, 7 juni).

Elektromagnetische straling van hemelobjecten kan in principe op vier manieren door astronomen worden benut. De aandacht kan uitgaan naar het afbeelden van de straling (het maken van een foto), naar de helderheid, naar de verdeling van de straling over de verschillende frequenties en naar de polarisatiegraad. Het laatste houdt in dat het vlak waarin de golven trillen niet willekeurig is maar bepaalde oriëntatie aanneemt. Deze verschillende gegevens van de straling vullen elkaar mooi aan.

Tot nu toe waren polarimeters voor röntgenstraling te ongevoelig om zinvol mee te kunnen werken (met uitzondering van de Krabnevel, een overblijfsel van een supernova). Het meten van de polarisatie in het röntgengebied biedt astronomen cruciale informatie over de interne structuur van exotische hemellichamen als Actieve Galactische Objecten en ook roterende pulsars (neutronensterren) en zwarte gaten: compacte objecten met een extreem sterk magnetisme en dito zwaartekrachtsveld. Wie interesse heeft in de extremiteiten van de kosmos kan niet om dit type metingen heen.

Dankzij de vinding van een team Italiaanse astronomen onder leiding van Enrica Costa zullen de mogelijkheden op dit gebied weldra sterk toenemen. De nieuwe polarimeter is gebaseerd op het in de natuurkunde welbekende foto-elektrisch effect. Hierbij treden röntgenstralen een ruimte binnen die gevuld is met een gasmengsel van neon en dimethylether, om vervolgens uit binnengelegen schillen van gasatomen elektronen los te slaan. De richting waarin deze elektronen wegschieten is dezelfde als die van het elektrische veld van de straling, zodat langs deze weg eventuele polarisatie aan het licht komt. Het bepalen van het pad dat de elektronen volgen is mogelijk dankzij hun opeenvolgende botsingen met de gasatomen, waarbij paren van elektronen en ionen ontstaan die bij elkaar een spoor vormen.

Het instrument is inmiddels in een laboratorium in Rome getest. De onderzoekers hopen dat het aan boord van XEUS, een nog in aanbouw zijnde röntgensatelliet van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, tot spectaculaire ontdekkingen zal leiden.