Na meer dan twee decennia, een internationaal onderzoeksteam heeft een galactische mysterieuze bron van gammastraling geïdentificeerd:een zware neutronenster met een metgezel met een zeer lage massa eromheen.

Met behulp van nieuwe data-analysemethoden die op ongeveer 10, 000 grafische kaarten in het gedistribueerde burgerwetenschapsproject, Einstein@Home, het team identificeerde de neutronenster door zijn regelmatig pulserende gammastralen in een diepe zoektocht naar gegevens van NASA's Fermi-satelliet. Verrassend genoeg, de neutronenster is volledig onzichtbaar in radiogolven. Het binaire systeem werd gekenmerkt met een observatiecampagne over het elektromagnetische spectrum, en breekt meerdere records.

De neutronenster draait ook om zijn eigen as op meer dan 30, 000 tpm, waardoor het een van de snelst draaiende is. Tegelijkertijd, het magnetische veld - meestal extreem sterk in neutronensterren - is uitzonderlijk zwak.

Astronomische waarnemingen uit 2014 maakten het mogelijk om de eigenschappen van de banen van de dubbelster te bepalen. "Dat er een neutronenster achter de sinds 1999 bekende gammastralingsbron zit, werd sinds 2009 waarschijnlijk geacht. In 2014 werd na observaties van het systeem met optische en röntgentelescopen duidelijk dat dit een zeer strak binair systeem is. Maar alle zoekopdrachten want de neutronenster erin is tot nu toe tevergeefs geweest, " zegt co-auteur van de studie, Dr. Colin Clark van het Jodrell Bank Centre for Astrophysics aan de Universiteit van Manchester.

Om het bestaan ​​van een neutronenster ondubbelzinnig te bewijzen, niet alleen de radiogolven of gammastralen, maar ook hun karakteristieke pulsaties moeten worden gedetecteerd. De rotatie van de neutronenster veroorzaakt dit regelmatige flitsen, vergelijkbaar met het periodiek twinkelen van een verre vuurtoren. De neutronenster wordt dan een radio- of gammastralingspulsar genoemd, respectievelijk.

"In binaire systemen zoals die we nu hebben ontdekt, pulsars staan ​​bekend als 'zwarte weduwen' omdat, als spinnen met dezelfde naam, ze eten hun partners, bij wijze van spreken, " legt Clark uit. "De pulsar verdampt zijn metgezel met zijn straling en een deeltjeswind, het sterrenstelsel vullen met plasma dat ondoordringbaar is voor radiogolven.

"Dit was de eerste Spider-pulsar die werd gemaakt door de samenwerking tussen Jodrell Bank en het Albert Einstein Institute, maar er zijn nog meer kandidaat-binaries van Spider, net zoals deze. Onze groep binnen Jodrell Bank houdt deze nauwlettend in de gaten met optische telescopen om hun omlooptijden vast te stellen met de precisie die nodig is voor zoekopdrachten naar gammastraling om ze definitief te identificeren. We hebben goede hoop dat dit de eerste van vele van dergelijke ontdekkingen is."

Het nieuwe onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in, Astrofysische journaalbrieven , werd mogelijk gemaakt dankzij de rekenkracht van 10, 000 vrijwilligers. De internationale samenwerking de enorme rekenkracht van het burgerwetenschapsproject Einstein@Home als een nieuwe data-analysemethode om de zwakke gammastraling van de neutronenster op te sporen in gegevens van NASA's Fermi Space Telescope.

De vrijwilligers doneerden inactieve rekencycli op de grafische kaarten (GPU's) van hun computers aan Einstein@Home. In minder dan twee weken, het team deed een ontdekking die op een conventionele computer eeuwenlang rekentijd zou hebben gekost.

"Het dubbelstersysteem en de neutronenster in zijn hart, nu bekend als PSR J1653-0158, nieuwe records vestigen, " legt Lars Nieder uit, doctoraat student aan het Albert Einstein Instituut (AEI), Hannover en eerste auteur van de studie. "We hebben de galactische dans ontdekt van een superzwaargewicht met een vlieggewicht. Met iets meer dan twee keer de massa van onze zon, de neutronenster is buitengewoon zwaar. Zijn metgezel heeft ongeveer zes keer de dichtheid van lood, maar slechts ongeveer 1% van de massa van onze zon. Dit 'vreemde stel' draait elke 75 minuten, sneller dan alle bekende vergelijkbare binaries."

Na het identificeren van de gammastraalpulsar, het team zocht naar zijn radiogolven. Ze vonden geen spoor, hoewel ze de grootste en meest gevoelige radiotelescopen ter wereld gebruikten, waaronder de Lovell-telescoop van Jodrell Bank. PSR J1653-0158 wordt daarmee de tweede snel roterende pulsar waarvan geen radiogolven te zien zijn. Er zijn twee mogelijke verklaringen:of de pulsar zendt geen radiogolven naar de aarde, of, waarschijnlijker, de plasmawolk omhult het dubbelstersysteem zo volledig dat er geen radiogolven de aarde bereiken.

In een volgende stap, ze zochten gegevens van de eerste en tweede waarnemingsruns van de geavanceerde LIGO-detectoren op mogelijke zwaartekrachtsgolven die de neutronenster zou uitzenden als deze enigszins vervormd zou zijn. Opnieuw, de zoektocht was niet succesvol.