Zoals antropologen de menselijke stamboom samenstellen, astronomen hebben ontdekt dat een niet passend "skelet" van een ster twee verschillende soorten stellaire overblijfselen met elkaar kan verbinden. Het mysterieuze voorwerp, genaamd PSR J1119-6127, is betrapt op het gedrag van twee verschillende objecten - een radiopulsar en een magnetar - en kan belangrijk zijn om hun evolutie te begrijpen.

Een radiopulsar is een type neutronenster - het extreem dichte overblijfsel van een geëxplodeerde ster - die vanwege zijn snelle rotatie radiogolven in voorspelbare pulsen uitzendt. Magnetars, daarentegen, zijn oproerkraaiers:ze hebben gewelddadige, hoogenergetische uitbarstingen van röntgen- en gammastraling, en hun magnetische velden zijn de sterkste die in het universum bekend zijn.

"Deze neutronenster draagt ​​twee verschillende hoeden, " zei Walid Majid, astrofysicus bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië. "Soms is het een pulsar. Soms is het een magnetar. Dit object kan ons iets vertellen over het onderliggende mechanisme van pulsars in het algemeen."

Sinds de jaren zeventig, wetenschappers hebben pulsars en magnetars behandeld als twee verschillende populaties van objecten. Maar in het laatste decennium er is bewijs naar voren gekomen dat dit fasen in de evolutie van een enkel object kunnen zijn. Majid's nieuwe studie, gecombineerd met andere waarnemingen van het object, suggereert dat J1119 zich in een nooit eerder vertoonde overgangstoestand zou kunnen bevinden tussen radiopulsar en magnetar. De studie werd gepubliceerd in het nummer van 1 januari van: Astrofysische journaalbrieven , en werd deze week gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Grapevine, Texas.

"Dit is de laatste ontbrekende schakel in de ketting die pulsars en magnetars verbindt, " zei Victoria Kaspi, astrofysicus aan de McGill University in Montreal, Canada. "Het lijkt erop dat er een soepele overgang is tussen deze twee soorten neutronenstergedrag."

Toen dit mysterieuze object in 2000 werd ontdekt, het bleek een radiopulsar te zijn. Het was meestal rustig en voorspelbaar tot juli 2016, toen NASA's Fermi en Swift ruimteobservatoria twee röntgenuitbarstingen en 10 extra uitbarstingen van licht observeerden bij lagere energieën afkomstig van het object, zoals gerapporteerd in een studie in de Astrofysische journaalbrieven onder leiding van Ersin Gogus. Een aanvullend onderzoek uit 2016 in hetzelfde tijdschrift, onder leiding van Robert Archibald, keek ook naar de twee röntgenflitsen, met waarnemingen van NASA's NuSTAR-telescoop (Nuclear Spectroscopic Telescope Array). Deze studie suggereerde ook dat de pulsar zich opstandig gedroeg - als een magnetar.

Toen de uitbarstingen plaatsvonden, Kaspi e-mailde opgewonden astrofysicus Tom Prince van JPL/Caltech in Pasadena, hem te vertellen dat dit een goed object zou zijn om vanaf het zuidelijk halfrond te bestuderen. Prins, Majid en collega's gebruikten de NASA Deep Space Network 70-meter radiotelescoop in Canberra, Australië - het grootste gerecht op het zuidelijk halfrond - om te zien wat er aan de hand was.

"We denken dat deze röntgenuitbarstingen plaatsvonden omdat het enorme magnetische veld van het object werd verdraaid terwijl het object ronddraaide, ' zei Majid.

De spanning van een draaiend magnetisch veld is zo groot dat de buitenste korst van de neutronenster breekt - analoog aan tektonische platen op aarde die aardbevingen veroorzaken. Dit veroorzaakt een abrupte verandering in rotatie, een "storing" genoemd, " die is gemeten door NuSTAR.

Neutronensterren zijn zo dicht dat één theelepel evenveel weegt als een berg. De korst van de ster, ongeveer 1 kilometer dik, met hogere druk en dichtheid op grotere diepte, is een neutronenrijk rooster. Men denkt dat deze specifieke neutronenster een van de sterkste magnetische velden heeft onder de populatie van bekende pulsars:een paar biljoen keer sterker dan het magnetische veld van de zon.

Twee weken na de röntgenuitbarsting, Majid en collega's volgden de emissies van het object op radiofrequenties, die veel minder energie hebben dan röntgenstralen. De radio-emissies hadden scherpe stijgingen en dalingen in intensiteit, waardoor wetenschappers kunnen kwantificeren hoe de emissie is geëvolueerd. Onderzoekers gebruikten een instrument, die ze informeel een "pulsar-machine, " die onlangs bij dezelfde DSN-schotel in Australië is geïnstalleerd.

"Binnen 10 dagen, er is iets totaal veranderd in de pulsar, ' zei Majid. 'Hij begon zich weer als een normale radiopulsar te gedragen.'

De vraag blijft:wat was er eerst, de pulsar of de magnetar? Sommige wetenschappers beweren dat objecten zoals J1119 beginnen als magnetars en na verloop van tijd geleidelijk stoppen met het uitbarsten van röntgen- en gammastraling. Maar anderen stellen de tegenovergestelde theorie voor:dat de radiopulsar eerst komt en, overuren, het magnetische veld komt uit het puin van de supernova, en dan beginnen de magnetar-achtige uitbarstingen. Maar, net zoals baby's volwassen worden en niet omgekeerd, er is waarschijnlijk een enkel pad voor deze objecten.

Om dit mysterie te helpen oplossen, zoals antropologen de overblijfselen van menselijke voorouders in verschillende stadia van de evolutionaire geschiedenis bestuderen, astronomen willen meer "missing link"-objecten vinden, zoals J1119. Dit specifieke object is waarschijnlijk gevormd na een supernova 1, 600 jaar geleden. Het monitoren van vergelijkbare objecten kan licht werpen op de vraag of dit fenomeen specifiek is voor J1119, of dat dit gedrag gebruikelijk is in deze klasse van objecten.

Astronomen blijven J1119 ook volgen. Majid en collega's observeerden in december een duidelijke verheldering van emissies op radiogolflengten, in een patroon dat consistent is met andere magnetars.

"Onze recente waarnemingen laten zien dat dit object een beetje van het 'astrofysische DNA' van twee verschillende families van neutronensterren bevat, "Zei Prince. "We kijken ernaar uit om andere voorbeelden van dit soort overgangsobjecten te vinden."