by Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op: Het gesprek. De publicatie droeg het artikel bij aan dat van Space.com Deskundige stemmen: opinie en inzichten.
Manisha Caleb (opent in nieuw tabblad)Docent, Universiteit van Sydney
De ontdekking van een neutronenster die ongebruikelijke radiosignalen uitzendt, herschrijft ons begrip van deze unieke stersystemen.
Mijn collega’s en ik (de MeerTRAP (opent in nieuw tabblad) team) deed de ontdekking bij het observeren van het Vela-X 1-gebied van de Melkweg op ongeveer 1.300 lichtjaar afstand van de aarde, met behulp van de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika. We zagen een vreemd uitziende flits of “puls” die ongeveer 300 milliseconden duurde.
De flits had enkele kenmerken van een radio-emitterende neutronenster. Maar dit was niet zoals alles wat we eerder hadden gezien.
Geïntrigeerd doorzochten we oudere gegevens uit de regio in de hoop vergelijkbare pulsen te vinden. Interessant genoeg identificeerden we meer van dergelijke pulsen die eerder waren gemist door ons realtime pulsdetectiesysteem (aangezien we doorgaans alleen naar pulsen zoeken die ongeveer 20-30 milliseconden duren).
Een snelle analyse van de aankomsttijden van de pulsen toonde aan dat ze zich ongeveer elke 76 seconden herhalen – terwijl de meeste neutronensterren (opent in nieuw tabblad) pulsen doorlopen binnen een paar seconden, of zelfs milliseconden.
Onze waarneming toonde aan dat PSR J0941-4046 enkele van de kenmerken van een “pulsar” of zelfs een “magnetar” had. Pulsars zijn de extreem dichte overblijfselen van ingestorte reuzensterren die gewoonlijk radiogolven uitzenden vanaf hun polen. Terwijl ze draaien, kunnen de radiopulsen vanaf de aarde worden gemeten, een beetje zoals hoe je een vuurtoren periodiek in de verte zou zien flitsen.
De langst bekende rotatieperiode voor een pulsar daarvoor was echter 23,5 seconden – wat betekent dat we mogelijk een geheel nieuwe klasse van radio-emitterende objecten hebben gevonden. Onze bevindingen worden vandaag gepubliceerd (opent in nieuw tabblad) in Natuurastronomie.
Een anomalie onder neutronensterren?
Alle gegevens gebruiken die ons ter beschikking staan van de MeerTRAP en ThunderKAT (opent in nieuw tabblad) projecten bij MeerKAT zijn we erin geslaagd om de positie van het object met uitstekende nauwkeurigheid te bepalen. Hierna hebben we onze meer gevoelige vervolgobservaties uitgevoerd om de bron van de pulsen te bestuderen.
Het nieuw ontdekte object, PSR J0941-4046 genaamd, is een eigenaardige radio-emitterende galactische neutronenster die extreem langzaam roteert in vergelijking met andere pulsars. Pulsar-pulsfrequenties zijn ongelooflijk consistent, en onze vervolgobservaties stelden ons in staat om de aankomsttijd van elke puls te voorspellen tot op 100 miljoenste van een seconde.
Afgezien van de onverwachte hartslag, is PSR J0941-4046 ook uniek omdat hij zich op het “kerkhof” van de neutronenster bevindt. Dit is een gebied in de ruimte waar we helemaal geen radio-emissies verwachten, aangezien de theorie is dat de neutronensterren hier aan het einde van hun levenscyclus zijn en daarom niet actief (of minder actief). PSR J0941-4046 daagt ons begrip uit van hoe neutronensterren worden geboren en evolueren.
Het is ook fascinerend omdat het ten minste zeven duidelijk verschillende pulsvormen lijkt te produceren, terwijl de meeste neutronensterren niet zo’n verscheidenheid vertonen. Deze diversiteit in pulsvorm, en ook pulsintensiteit, is waarschijnlijk gerelateerd aan het onbekende fysieke emissiemechanisme van het object.
Een bepaald type puls vertoont een sterk “quasi-periodieke” structuur, wat suggereert dat een soort oscillatie de radio-emissie aanstuurt. Deze pulsen kunnen ons waardevolle informatie verschaffen over de innerlijke werking van PSR J0941-4046.
Deze quasi-periodieke pulsen vertonen enige gelijkenis met raadselachtige snelle radio-uitbarstingen, die korte radio-uitbarstingen zijn van onbekende oorsprong. Het is echter nog niet duidelijk of de PSR J0941-4046 het soort energie uitzendt dat wordt waargenomen bij snelle radioflitsen. Als we ontdekken dat dit het geval is, kan het zijn dat PSR J0941-4046 een “magnetar met een ultralange periode” is.
Magnetars (opent in nieuw tabblad) zijn neutronensterren met zeer krachtige magnetische velden, waarvan bekend is dat slechts een handvol in het radiogedeelte van het spectrum uitzendt. Hoewel we een magnetar met een ultralange periode nog moeten identificeren, wordt aangenomen dat ze een mogelijke bron van snelle radio-uitbarstingen zijn.
Korte ontmoetingen
Het is onduidelijk hoe lang PSR J0941-4046 al actief is en uitzendt in het radiospectrum, aangezien radio-onderzoeken doorgaans niet zo lang zoeken.
We weten niet hoeveel van deze bronnen er in de melkweg zouden kunnen zijn. Ook kunnen we radio-emissies van PSR J0941-4046 slechts gedurende 0,5% van zijn rotatieperiode detecteren – dus het is voor ons slechts een fractie van een seconde zichtbaar. Het is een geluk dat we het in de eerste plaats hebben kunnen spotten.
Het detecteren van vergelijkbare bronnen is een uitdaging, wat inhoudt dat er mogelijk een grotere onopgemerkte populatie wacht om ontdekt te worden. Onze bevinding draagt ook bij aan de mogelijkheid van een nieuwe klasse van radiotransiënten: de neutronenster met een ultralange periode. Toekomstige zoektochten naar soortgelijke objecten zullen van vitaal belang zijn voor ons begrip van de neutronensterpopulatie.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Het gesprek (opent in nieuw tabblad) onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel (opent in nieuw tabblad).
Volg alle problemen en debatten van Expert Voices – en word onderdeel van de discussie – op Facebook en Twitter. De geuite meningen zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de mening van de uitgever.
