Astronomen zien pulsar die schommelt tussen verschijningen

Astronomen zien pulsar die schommelt tussen verschijningenClick here for a high res image. Klik hier voor een hoge resolutie foto.


Een internationaal team van astronomen, onder wie Jason Hessels (ASTRON/ UvA), heeft een pulsar waargenomen die een radicale verschuiving in zijn energiebron ondergaat. Hiervoor gebruikten zij verschillende (radio)telescopen, waaronder ASTRON's Westerbork Synthese Radio Telescoop (WSRT). Het onderzoek hierover wordt vandaag in het tijdschrift Nature gepubliceerd. Deze vondst verrijkt de kennis van astronomen over hoe deze soort sterren evolueert maar roept ook nieuwe vragen op over de snelheid waarmee deze pulsar zijn verschijning verandert.

Dit kosmische drama speelt zich 18.000 lichtjaar van ons af, in een sterrencluster met de naam M28 in het sterrenbeeld Boogschutter. De pulsar, die de naam PSR J1824-2452I draagt, is een gemagnetiseerde snel ronddraaiende neutronenster die soms te zien is door zijn radiopulsen die lijken op flitsen van een vuurtoren. Hij heeft een kleine begeleidende ster, met ongeveer een vijfde van de massa van de zon. Ondanks zijn omvang is deze begeleidende ster belangrijk en vuurt het enorme stromen materie af op de pulsar.

Normaal gesproken beschermt de pulsar zich hiertegen; magnetische winden buigen de materie af de ruimte in. Maar soms zwelt de stroom materie op tot een stortvloed en bedelft het dit beschermende krachtveld. Wanneer de materie het oppervlak van de pulsar raakt, laat de stroom materie zijn kinetische energie los en schiet deze in een uitbarsting van röntgenstralen de ruimte in. Uiteindelijk vertraagt de stortvloed. Het magnetische veld van de pulsar herstelt zichzelf weer en houdt de aanvallen van de begeleidende ster af.

‘We hadden het geluk om alle fases van dit proces te kunnen zien met verschillende telescopen op aarde en in de ruimte', zegt dr. Alessandro Papitto, eerste auteur van de publicatie in Nature en astronoom aan het Catalaans Instituut voor Ruimteonderzoek (IEEC) van de Spaanse National Research Council. Papitto: ‘We zoeken al tientallen jaren naar dit bewijs.'

De pulsar en zijn begeleidende ster vormen een speciaal systeem waarbij de materie die van de begeleidende ster afkomt röntgenstralen uitzendt en de pulsar versnelt tot hij een milliseconde pulsar wordt, die honderden keren per seconde om zijn eigen as tolt en radiogolven uitzendt. Dit proces duurt volgens astronomen ongeveer een miljard jaar. In zijn huidige staat gedraagt de pulsar zich op beide manieren: het zendt milliseconde röntgenstraling uit als de begeleidende ster de pulsar overlaadt met materie, en het zendt radiogolven uit wanneer dit niet gebeurt.

‘Het was verbazingwekkend om te zien hoe de pulsar het ene moment alleen te zien was met röntgentelescopen en het volgende moment alleen met radiotelescopen', zegt dr. Jason Hessels die een belangrijke rol speelde in de waarnemingen van de radiopulsar met de Westerbork telescoop en de Green Bank Telescoop in Amerika. ‘Het is ongelofelijk dat we kunnen waarnemen hoe de pulsar zo snel zijn verschijning kan veranderen in het tijdsbestek van een paar weken.'

 


De animatie laat het evolutionaire proces zien van de pulsar die tussen een staat van röntgenstraling en radiostraling heen en weer zwaait. Voor meer informatie zie de uitgebreide beschrijving onderaan deze pagina. Credits: ESA.

De pulsar was in de eerste instantie ontdekt als röntgenbron met de INTEGRAL satelliet. De XMM-Newton satelliet van ESA, de Europese ruimtevaartorganisatie, nam röntgenstraling waar van de pulsar, die verder werden onderzocht met NASA's Swift satelliet. Met de Chandra telescoop van NASA konden astronomen de exacte positie van de pulsar bepalen.

Radiopulsen van de pulsar werden waargenomen met ASTRON's Westerbork telescoop, de Green Bank Telescoop en de Parkes radiotelescoop in Australië. Deze waarnemingen toonden aan dat de pulsar slechts een paar weken na de laatste waarnemingen als röntgen-pulsar ‘herboren' was als een normale radiopulsar.

Uiteindelijk was een wereldwijde campagne met eersteklas radio- en röntgentelescopen nodig om een compleet beeld te krijgen van de radicale transformatie van de pulsar. Evenzo werken de betrokken astronomen bij instituten over de hele wereld: Australië, Canada, Duitsland, Italië, Nederland, Spanje, Zwitserland en Amerika.

 



Voor meer informatie kunt u contact opnemen met:

Jason Hessels, ASTRON, Dwingeloo. Tel: +31 (0)610260062. Email: hessels [at] astron [dot] nl.

Informatie over de publicatie: Swings between rotation and accretion power in a millisecond binary pulsar by A. Papitto et al. is published in Nature 26 September 2013.Klik hier voor het paper in Nature.

Persbericht van de ESA

Bijschrift bij de animatie: De animatie laat het evolutionaire proces zien van de pulsar die tussen een staat van röntgenstraling en radiostraling heen en weer zwaait. De pulsar (links) is een binair systeem met een lichte ster als begeleider (rechts). De twee objecten draaien om hun gezamenlijke zwaartekrachtscentrum heen; deze beweging is niet te zien in de animatie.

In het begin van de animatie draait de pulsar heel snel en zendt het twee smalle bundels radiogolven uit (te zien in paars). Gedurende een paar miljoen jaar vertraagt deze rotatie geleidelijk aan. Uiteindelijk trekt de zwaartekracht van de pulsar materie van de begeleidende ster naar zich toe. Die materie vormt eerst een draaikolk voordat het op de pulsar landt. Daardoor geeft de materie ook impulsmoment aan de pulsar en wordt de rotatie van de ster zeer versneld.

Tijdens het accretieproces bevochtigt de hoge dichtheid van de materie de radiostraling en is het alleen te zien met een röntgentelescoop (in de animatie te zien als wijde, witte bundels). Als de accretiesnelheid afneemt, dijt de magnetosfeer van de pulsar uit en duwt materie weg. Het resultaat is dat de röntgenstraling stopt terwijl de radiostraling weer te zien is.

De pulsar zwaait vele malen heen en weer tussen beide staten gedurende enkele miljoenen jaren totdat hij uiteindelijk afremt om alleen nog radiostraling uit te zenden, terwijl de begeleidende ster een witte dwerg wordt. Copyright: ESA.

 

 

Design: Kuenst.    Development: Dripl.    © 2020 ASTRON