Deze dubbelster draait elke zes minuten rond — maar de afstand bepaalt of LISA hem kan horen

eRASSU J060839.5−704014, kortweg eRASSU J0608, is een ultracompact dubbelstersysteem van twee witte dwergen: de extreem dichte restkernen die sterren als de zon achterlaten. De twee draaien iets meer dan elke zes minuten om elkaar heen. Nieuwe metingen met NICER, Einstein Probe en archiefgegevens van XMM-Newton laten zien dat die baan snel krimpt. Daarmee is het systeem een opvallende kandidaat voor toekomstige ruimtemissies die zwaartekrachtsgolven meten.

De grote onbekende is echter de afstand. Die bepaalt hoe sterk het signaal hier op aarde aankomt — en dus of eRASSU J0608 kan uitgroeien tot een zogeheten verificatiebron voor LISA, de geplande Europese ruimtedetector voor laagfrequente zwaartekrachtsgolven. 2

Een omloop van 374 seconden, die steeds korter wordt

De onderzoekers maten een omlooptijd van 374,15013 seconden en een verandering in die periode van −4,7(1) × 10⁻¹¹ seconde per seconde. Simpel gezegd: elke omloop duurt een minuscuul beetje korter dan de vorige.

De röntgenmetingen konden over meer dan drie jaar nauwkeurig aan elkaar worden gekoppeld. Het waargenomen baanverval past bij een systeem dat impulsmoment verliest door het uitzenden van zwaartekrachtsstraling. 2

Eerder onderzoek had al sterke, supersofte röntgenpulsaties met een periode van 374 seconden vastgesteld. eRASSU J0608 werd daarbij geïdentificeerd als een ultracompact systeem van twee witte dwergen, op de voorgrond in de richting van de Grote Magelhaense Wolk. 14

Gas vormt vermoedelijk geen schijf, maar slaat rechtstreeks in

De waarnemingen steunen het scenario van directe inslag-accretie. Daarbij stroomt gas van de ene witte dwerg naar de andere, maar vormt het geen gebruikelijke, ronde accretieschijf rond de ontvangende ster.

In plaats daarvan raakt de gasstroom rechtstreeks een klein gebied op het oppervlak van die witte dwerg. Dat gebied wordt sterk verhit. Tijdens de omloop draait het afwisselend in en uit beeld, wat de periodieke heldere fase in supersofte röntgenstraling verklaart.

Dit model verbindt de uitzonderlijk compacte baan met het röntgengedrag en biedt een verklaring voor het ontbreken van een conventionele schijf. 214

De chirp-massa maakt het systeem interessant voor zwaartekrachtsgolven

Als zwaartekrachtsstraling de belangrijkste oorzaak is van het gemeten baanverval, leidt de studie een chirp-massa van circa 0,43 zonsmassa af. De chirp-massa is een gecombineerde massagrootheid die bepaalt hoe de frequentie en amplitude van zwaartekrachtsgolven van een compacte dubbelster evolueren.

Samen met de extreem korte omlooptijd maakt die waarde eRASSU J0608 tot een veelbelovende bron van laagfrequente zwaartekrachtsgolven. Maar hoe groot het signaal voor een detector bij de aarde werkelijk is, hangt niet alleen van de eigenschappen van de dubbelster af. Ook de afstand is essentieel. 2

Waarom de afstand de doorslag geeft

Het systeem staat in de richting van de Grote Magelhaense Wolk, maar bevindt zich volgens eerder onderzoek op de voorgrond daarvan. Hoe ver weg het precies staat, is nog niet bekend.

Volgens de studie is een afstand van ongeveer 1 tot 2 kiloparsec verenigbaar met een unipolaire-inductor-scenario. Een afstand van minstens ongeveer 5 kiloparsec zou juist directe inslag-accretie ondersteunen. 2

Zwaartekrachtsgolven worden zwakker naarmate de bron verder weg staat. Een relatief nabije eRASSU J0608 zou dus tot de sterkere bekende signalen van compacte dubbelsterren in dit lagefrequentiegebied kunnen behoren. Staat het systeem veel verder weg, dan is de gemeten vervorming van de ruimtetijd hier zwakker — ondanks de snelle baan en de hoge afgeleide chirp-massa.

Een betrouwbare afstandsmeting zou daarom twee vragen tegelijk helpen beantwoorden: welk accretiemodel het best past én hoe sterk het zwaartekrachtsgolfsignaal exact moet zijn. Dan kan worden beoordeeld of eRASSU J0608 een stabiele, goed voorspelbare verificatiebron voor LISA kan worden. De onderzoekers wijzen op een mogelijke route: het vinden en karakteriseren van een derde stellaire begeleider, die astrometrische of dynamische informatie over de afstand kan opleveren. 2

Veelbelovend, maar nog geen vast ijkpunt

De studie maakt duidelijk dat eRASSU J0608 een van de snelst evoluerende bekende ultracompacte dubbelsterren van witte dwergen is. Het gemeten baanverval is consistent met energieverlies via zwaartekrachtsstraling, terwijl directe inslag-accretie een goed onderbouwde verklaring biedt voor de röntgenpulsen. 2

Maar de resultaten tonen nog niet aan dat eRASSU J0608 daadwerkelijk een van de luidste dubbelsterbronnen voor LISA zal zijn. Zolang de afstand onzeker blijft, is het systeem vooral een uitzonderlijk sterke kandidaat — niet een volledig voorspelbaar kalibratieobject. 2