Een wereldwijde wetenschappelijke samenwerking met behulp van gegevens van NASA's Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) telescoop op het internationale ruimtestation heeft röntgenstraling ontdekt die gepaard gaat met radio-uitbarstingen van de pulsar in de Krabnevel. De bevinding laat zien dat deze uitbarstingen, gigantische radiopulsen genoemd, veel meer energie vrijmaken dan eerder werd vermoed.

Een pulsar is een soort snel ronddraaiende neutronenster, de verpletterde, stadskern van een ster die explodeerde als een supernova. een jonge, geïsoleerde neutronenster kan tientallen keren per seconde draaien, en zijn wervelende magnetische veld drijft bundels radiogolven aan, zichtbaar licht, Röntgenstralen, en gammastraling. Als deze stralen langs de aarde strijken, astronomen observeren klokachtige emissiepulsen en classificeren het object als een pulsar.

"Van de meer dan 2, 800 pulsars gecatalogiseerd, de Crab pulsar is een van de weinige die gigantische radiopulsen uitzendt, die sporadisch voorkomen en honderden tot duizenden keren helderder kunnen zijn dan de reguliere pulsen, " zei hoofdwetenschapper Teruaki Enoto van het RIKEN Cluster for Pioneering Research in Wako, prefectuur Saitama, Japan. "Na tientallen jaren van observaties, alleen is aangetoond dat de krab zijn gigantische radiopulsen versterkt met emissie uit andere delen van het spectrum."

De nieuwe studie, die zal verschijnen in de editie van 9 april van Wetenschap en is nu online beschikbaar, analyseerde de grootste hoeveelheid gelijktijdige röntgen- en radiogegevens die ooit van een pulsar zijn verzameld. Het vergroot het waargenomen energiebereik dat verband houdt met dit verbeteringsfenomeen met duizenden keren.

Gelegen omstreeks 6, 500 lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Stier, de Krabnevel en zijn pulsar zijn gevormd in een supernova waarvan het licht de aarde bereikte in juli 1054. De neutronenster draait 30 keer per seconde, en op röntgen- en radiogolflengten is het een van de helderste pulsars aan de hemel.

Tussen augustus 2017 en augustus 2019, Enoto en zijn collega's gebruikten NICER om de Crab-pulsar herhaaldelijk te observeren in röntgenstralen met energieën tot 10, 000 elektronvolt, of duizenden keren die van zichtbaar licht. Terwijl NICER toekeek, het team bestudeerde het object ook met behulp van ten minste een van de twee radiotelescopen op de grond in Japan - de 34-meter schotel in het Kashima Space Technology Center en de 64-meter schotel in het Usuda Deep Space Center van het Japan Aerospace Exploration Agency, beide werken met een frequentie van 2 gigahertz.

hij gecombineerde dataset gaf de onderzoekers effectief bijna anderhalve dag aan gelijktijdige röntgen- en radiodekking. Alles verteld, ze legden activiteit vast over 3,7 miljoen pulsar-rotaties en leverden ongeveer 26 op, 000 gigantische radiopulsen.

Gigantische pulsen barsten snel los, pieken in miljoenste van een seconde, en onvoorspelbaar optreden. Echter, wanneer ze zich voordoen, ze vallen samen met de regelmatige pulsaties van het uurwerk.

NICER registreert de aankomsttijd van elke röntgenfoto die het detecteert tot binnen 100 nanoseconden, maar de timingprecisie van de telescoop is niet het enige voordeel voor deze studie.

"NICER's capaciteit voor het waarnemen van heldere röntgenbronnen is bijna vier keer groter dan de gecombineerde helderheid van zowel de pulsar als zijn nevel, " zei Zaven Arzoumanian, de wetenschappelijke leiding van het project bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Dus deze waarnemingen werden grotendeels niet beïnvloed door pileup - waarbij een detector twee of meer röntgenstralen als een enkele gebeurtenis telt - en andere problemen die eerdere analyses gecompliceerd maakten."

Enoto's team combineerde alle röntgengegevens die samenvielen met gigantische radiopulsen, het onthullen van een röntgenboost van ongeveer 4% die synchroon met hen plaatsvond. Het is opmerkelijk vergelijkbaar met de stijging van 3% in zichtbaar licht die ook wordt geassocieerd met het fenomeen, ontdekt in 2003. Vergeleken met het helderheidsverschil tussen de regelmatige en gigantische pulsen van de krab, deze veranderingen zijn opmerkelijk klein en vormen een uitdaging voor theoretische modellen om uit te leggen.

De verbeteringen suggereren dat gigantische pulsen een manifestatie zijn van onderliggende processen die emissie produceren die het elektromagnetische spectrum overspant, van radio tot röntgenstraling. En omdat röntgenstralen miljoenen keren de kracht van radiogolven bevatten, zelfs een bescheiden verhoging vertegenwoordigt een grote energiebijdrage. De onderzoekers concluderen dat de totale uitgezonden energie die gepaard gaat met een gigantische puls tientallen tot honderden keren hoger is dan eerder geschat op basis van alleen de radio en optische gegevens.

"We begrijpen nog steeds niet hoe of waar pulsars hun complexe en brede emissie produceren, en het is verheugend om nog een stukje te hebben bijgedragen aan de multigolflengte-puzzel van deze fascinerende objecten, ' zei Enoto.