Wanneer sterren het einde van hun hoofdreeks bereiken, ze ondergaan een zwaartekrachtinstorting, hun buitenste lagen uitwerpen in een supernova-explosie. Wat daarna overblijft is een dichte, draaiende kern die voornamelijk bestaat uit neutronen (ook bekend als een neutronenster), waarvan er slechts 3000 bekend zijn in het Melkwegstelsel. Een nog zeldzamere subset van neutronensterren zijn magnetars, waarvan er slechts twee dozijn bekend zijn in onze melkweg.

Deze sterren zijn bijzonder mysterieus, met extreem krachtige magnetische velden die bijna krachtig genoeg zijn om ze uit elkaar te scheuren. En dankzij een nieuwe studie door een team van internationale astronomen, het lijkt erop dat het mysterie van deze sterren alleen maar verder is uitgediept. Met behulp van gegevens van een reeks radio- en röntgenobservatoria, het team observeerde vorig jaar een magnetar die ongeveer drie jaar inactief was geweest, en gedraagt ​​zich nu iets anders.

De studie, getiteld "Revival of the Magnetar PSR J1622-4950:Observaties met MeerKAT, Parken, XMM-Newton, Snel, Chandra, en NuSTAR, " verscheen onlangs in de Astrofysisch tijdschrift . Het team werd geleid door Dr. Fernando Camilo – de Chief Scientist van het South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) – en bestond uit meer dan 200 leden van meerdere universiteiten en onderzoeksinstellingen van over de hele wereld.

Magnetars worden zo genoemd omdat hun magnetische velden tot 1000 keer sterker zijn dan die van gewone pulserende neutronensterren (ook wel pulsars genoemd). De energie die met deze velden gepaard gaat, is zo krachtig dat het de ster bijna uit elkaar breekt, waardoor ze onstabiel zijn en grote variabiliteit vertonen in termen van hun fysieke eigenschappen en elektromagnetische emissies.

Terwijl bekend is dat alle magnetars röntgenstraling uitzenden, van slechts vier is bekend dat ze radiogolven uitzenden. Een daarvan is PSR J1622-4950 - een magnetar op ongeveer 30, 000 lichtjaar van de aarde. Vanaf begin 2015 deze magnetar was in een rusttoestand geweest. Maar zoals het team in hun onderzoek aangaf, astronomen die de CSIRO Parkes Radio Telescope in Australië gebruikten, merkten op dat deze op 26 april weer actief werd, 2017.

Destijds, de magnetar zendt elke vier seconden heldere radiopulsen uit. Een paar dagen later, Parkes werd stilgelegd als onderdeel van een geplande onderhoudsroutine van een maand. Ongeveer tegelijkertijd, Zuid-Afrika's MeerKAT-radiotelescoop begon de ster te observeren, ondanks het feit dat het nog in aanbouw was en er slechts 16 van de 64 radioschotels beschikbaar waren. Dr. Fernando Camilo beschrijft de ontdekking in een recent persbericht van SKA South Africa:

"[T]e MeerKAT-waarnemingen bleken van cruciaal belang om de weinige röntgenfotonen die we met NASA's ronddraaiende telescopen hebben vastgelegd te begrijpen - voor het eerst zijn röntgenpulsen van deze ster gedetecteerd, elke 4 seconden. Samengesteld, de waarnemingen die vandaag worden gerapporteerd, helpen ons een beter beeld te krijgen van het gedrag van materie in ongelooflijk extreme fysieke omstandigheden, totaal anders dan alles wat op aarde kan worden ervaren."

Nadat de eerste waarnemingen waren gedaan door de observatoria Parkes en MeerKAT, vervolgwaarnemingen werden uitgevoerd met behulp van het XMM-Newton röntgenruimteobservatorium, Swift Gamma-Ray Burst-missie, het Chandra-röntgenobservatorium, en de Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Met deze gecombineerde waarnemingen, het team merkte een aantal zeer interessante dingen op over deze magnetar.

Voor een, ze hebben vastgesteld dat de radiofluxdichtheid van PSR J1622-4950, terwijl variabel, was ongeveer 100 keer groter dan het was tijdens zijn slapende toestand. In aanvulling, de röntgenflux was een maand na reactivering minstens 800 keer groter, maar begon exponentieel te vervallen in de loop van een periode van 92 tot 130 dagen. Echter, de radio-waarnemingen merkten iets in het gedrag van de magnetar op dat nogal onverwacht was.

Hoewel de algemene geometrie die werd afgeleid uit de radio-emissies van de PSR J1622-4950 consistent was met wat enkele jaren eerder was bepaald, hun waarnemingen gaven aan dat de radio-emissies nu afkomstig waren van een andere locatie in de magnetosfeer. Dit geeft vooral aan hoe radio-emissies van magnetars kunnen verschillen van gewone pulsars.

Deze ontdekking heeft ook het MeerKAT-observatorium gevalideerd als een onderzoeksinstrument van wereldklasse. Dit observatorium maakt deel uit van de Square Kilometre Array (SKA), het multi-radiotelescoopproject dat de grootste radiotelescoop ter wereld in Australië bouwt, Nieuw-Zeeland, en Zuid-Afrika. Voor zijn deel, MeerKAT gebruikt 64 radioantennes om radiobeelden van het heelal te verzamelen om astronomen te helpen begrijpen hoe sterrenstelsels zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld.

Gezien de enorme hoeveelheid gegevens die door deze telescopen is verzameld, MeerKAT vertrouwt op zowel geavanceerde technologie als een hooggekwalificeerd team van operators. Zoals Abbott aangaf, "we hebben een team van de slimste ingenieurs en wetenschappers in Zuid-Afrika en de wereld die aan het project werken, omdat de problemen die we moeten oplossen buitengewoon uitdagend zijn, en trek de beste aan."

Prof Phil Diamant, de directeur-generaal van de SKA-organisatie die de ontwikkeling van de Square Kilometre Array leidt, was ook onder de indruk van de bijdrage van het MeerKAT-team. Zoals hij verklaarde in een SKA-persbericht:

"Ik dank mijn collega's in Zuid-Afrika voor deze uitstekende prestatie. Het bouwen van zulke telescopen is buitengewoon moeilijk, and this publication shows that MeerKAT is becoming ready for business. As one of the SKA precursor telescopes, this bodes well for the SKA. MeerKAT will eventually be integrated into Phase 1 of SKA-mid telescope bringing the total dishes at our disposal to 197, creating the most powerful radio telescope on the planet."

When the SKA goes online, it will be one of the most powerful ground-based telescopes in the world and roughly 50 times more sensitive than any other radio instrument. Along with other next-generation ground-based and space-telescopes, the things it will reveal about our Universe and how it evolved over time are expected to be truly groundbreaking.