In een nieuwe door Caltech geleide studie, onderzoekers van de campus en het Jet Propulsion Laboratory (JPL) hebben pulsen van radiogolven geanalyseerd die afkomstig zijn van een magnetar - een roterende, gespannen, dode ster met een sterk magnetisch veld - die zich in de buurt van het superzware zwarte gat in het hart van het Melkwegstelsel bevindt. Het nieuwe onderzoek geeft aanwijzingen dat magnetars zoals deze, dicht bij een zwart gat liggen, kan misschien worden gekoppeld aan de bron van "snelle radio-uitbarstingen, " of FRB's. FRB's zijn hoogenergetische ontploffingen die hun oorsprong vinden buiten onze melkweg, maar waarvan de exacte aard onbekend is.

"Onze waarnemingen laten zien dat een radiomagnetar pulsen kan uitzenden met veel van dezelfde kenmerken als die in sommige FRB's, " zegt Caltech afgestudeerde student Aaron Pearlman, die de resultaten vandaag presenteerde op de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle. "Andere astronomen hebben ook voorgesteld dat magnetars in de buurt van zwarte gaten zich achter FRB's zouden kunnen bevinden, maar er is meer onderzoek nodig om deze vermoedens te bevestigen."

Het onderzoeksteam werd geleid door Walid Majid, een visiting associate bij Caltech en hoofdonderzoeker bij JPL, die wordt beheerd door Caltech voor NASA, en Tom Prins, de Ira S. Bowen hoogleraar natuurkunde aan Caltech. Het team keek naar de magnetar genaamd PSR J1745-2900, gelegen in het galactische centrum van de Melkweg, met behulp van de grootste van NASA's Deep Space Network-radioschotels in Australië. PSR J1745-2900 werd aanvankelijk opgemerkt door NASA's Swift-röntgentelescoop, en later door NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) als magnetar vastgesteld, in 2013.

"PSR J1745-2900 is een geweldig object. Het is een fascinerende magnetar, maar het is ook gebruikt als een sonde van de omstandigheden in de buurt van het superzware zwarte gat van de Melkweg, " zegt Fiona Harrison, de Benjamin M. Rosen hoogleraar natuurkunde aan Caltech en de hoofdonderzoeker van NuSTAR. "Het is interessant dat er een verband zou kunnen zijn tussen PSR J1745-2900 en de raadselachtige FRB's."

Magnetars zijn een zeldzaam subtype van een groep objecten die pulsars worden genoemd; pulsars, beurtelings, behoren tot een klasse van roterende dode sterren die bekend staat als neutronensterren. Men denkt dat magnetars jonge pulsars zijn die langzamer draaien dan gewone pulsars en veel sterkere magnetische velden hebben, wat suggereert dat misschien alle pulsars in hun leven een magnetar-achtige fase doormaken.

De magnetar PSR J1745-2900 is de pulsar die het dichtst bij het superzware zwarte gat in het centrum van de melkweg staat, gescheiden door een afstand van slechts 0,3 lichtjaar, en het is de enige pulsar waarvan bekend is dat hij door zwaartekracht gebonden is aan het zwarte gat en de omgeving eromheen.

Naast het ontdekken van overeenkomsten tussen de magnetar in het galactische centrum en FRB's, de onderzoekers verzamelden ook nieuwe details over de radiopulsen van de magnetar. Met behulp van een van de grootste radioantennes van het Deep Space Network, de wetenschappers waren in staat om individuele pulsen te analyseren die door de ster werden uitgezonden elke keer dat deze ronddraaide, een prestatie die zeer zeldzaam is in radiostudies van pulsars. Ze ontdekten dat sommige pulsen werden uitgerekt, of verbreed, met een grotere hoeveelheid dan voorspeld in vergelijking met eerdere metingen van het gemiddelde pulsgedrag van de magnetar. Bovendien, dit gedrag varieerde van puls tot puls.

"We zien deze veranderingen in de individuele componenten van elke puls op een zeer snelle tijdschaal. Dit gedrag is zeer ongebruikelijk voor een magnetar, " zegt Pearlman. De radiocomponenten, hij merkt op, gemiddeld slechts 30 milliseconden van elkaar verwijderd zijn.

Een theorie om de signaalvariabiliteit te verklaren, omvat klompjes plasma die met hoge snelheden in de buurt van de magnetar bewegen. Andere wetenschappers hebben voorgesteld dat dergelijke klonten zouden kunnen bestaan, maar, in de nieuwe studie, de onderzoekers stellen voor dat de beweging van deze klonten een mogelijke oorzaak kan zijn van de waargenomen signaalvariabiliteit. Een andere theorie stelt dat de variabiliteit intrinsiek is aan de magnetar zelf.

"Het begrijpen van deze signaalvariabiliteit zal helpen bij toekomstige studies van zowel magnetars als pulsars in het centrum van onze melkweg, ’ zegt Parelman.

In de toekomst, Pearlman en zijn collega's hopen de Deep Space Network-radioschotel te gebruiken om een ​​ander opmerkelijk pulsar-mysterie op te lossen:waarom zijn er zo weinig pulsars in de buurt van het galactische centrum? Hun doel is om een ​​niet-magnetische pulsar te vinden in de buurt van het zwarte gat in het galactische centrum.

"Het vinden van een stabiele pulsar in een nauwe, zwaartekracht gebonden baan met het superzware zwarte gat in het galactische centrum zou de Heilige Graal kunnen blijken te zijn voor het testen van theorieën over zwaartekracht, "zegt Pearlman. "Als we er een vinden, we kunnen allerlei nieuwe, ongekende tests van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein."

De nieuwe studie, getiteld "Pulsmorfologie van het Galactische Centrum Magnetar PSR J1745-2900, " verscheen op 20 oktober, 2018, probleem van Het astrofysische tijdschrift .