Een groep astronomen heeft acht milliseconden pulsars ontdekt in de dichte clusters van sterren, bekend als "bolvormige sterrenhopen, " met behulp van de Zuid-Afrikaanse MeerKAT-radiotelescoop.

Milliseconde pulsars zijn neutronensterren, de meest compacte ster bekend, die tot 700 keer per seconde draaien. Dit is de eerste pulsar-ontdekking met behulp van de MeerKAT-antennes en komt van het synergetische werk van twee internationale samenwerkingen, TRAPUM en MeerTIME, met de bevindingen gedetailleerd in a Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society krant die vandaag is gepubliceerd.

Milliseconde pulsars zijn extreem compacte sterren die voornamelijk bestaan ​​uit neutronen, en behoren tot de meest extreme objecten in het universum:ze verpakken honderdduizenden keren de massa van de aarde in een bol met een diameter van ongeveer 24 km; en draaien met een snelheid van honderden rotaties per seconde. Ze zenden een bundel radiogolven uit die door de waarnemer bij elke rotatie worden gedetecteerd, als een vuurtoren. De vorming van deze objecten is sterk verbeterd in de sterrijke omgevingen in de centra van bolvormige sterrenhopen.

"Het is echt opwindend om het potentieel te zien voor het vinden van een groot aantal nieuwe millisecondenpulsars in bolvormige clusters met behulp van de uitstekende MeerKAT-telescoop." zegt professor Ben Stappers, van de Universiteit van Manchester en co-PI van het TRAPUM-project. "Het is ook een voorproefje van wat er mogelijk zal zijn met de Square Kilometre Array-telescoop waarvan MeerKAT een van de voorlopers is."

Hoofdauteur, Alessandro Ridolfi, een postdoctoraal onderzoeker bij INAF en MPIfR zei:"We richtten de MeerKAT-antennes op negen bolvormige clusters, en we ontdekten nieuwe pulsars in zes van hen." Vijf van deze nieuwe pulsars draaien rond een andere ster, en een van deze, genaamd PSR J1823-3021G, is bijzonder interessant:"Vanwege zijn zeer elliptische baan, en enorme metgezel, dit systeem is waarschijnlijk het resultaat van een uitwisseling van partners:na een 'close encounter':de oorspronkelijke partner werd verdreven en vervangen door een nieuwe begeleidende ster, ’ vervolgt Ridolfi.

Tasha Gautam, doctoraal onderzoeker aan de MPIfR in Bonn en co-auteur van het artikel, legt uit:"Deze specifieke pulsar zou een hoge massa kunnen hebben, meer dan twee keer de massa van de zon, of het zou het eerste bevestigde systeem kunnen zijn gevormd door een milliseconde pulsar en een neutronenster. Indien bevestigd door de huidige aanvullende waarnemingen, dit zou van deze millisecondepulsar een formidabel laboratorium maken voor het bestuderen van fundamentele fysica."

De acht nieuwe pulsars zijn slechts het topje van de ijsberg:de waarnemingen die tot hun ontdekking hebben geleid, gebruikten slechts ongeveer 40 van de MeerKAT 64-antennes en waren alleen gericht op de centrale regio's van de bolvormige sterrenhopen.

De TRAPUM-samenwerking (de TRAnsients en PUlsars met MeerKAT) is een van de vele Large Survey Proposals (LSP) die zijn goedgekeurd om de MeerKAT-telescoop te gebruiken. Het wordt mede geleid door professor Stappers van de Universiteit van Manchester en professor Kramer (MPIfR/UoM). TRAPUM zoekt in de lucht naar pulsars en transiënten met behulp van de extreem hoge gevoeligheid van MeerKAT. Een van de plaatsen waar ze zullen zoeken zijn Globular Clusters. Dit resultaat is tot stand gekomen in samenwerking met MeerTIME, een andere MeerKAT LSP, en gebruikten hun infrastructuur voor het vastleggen van de gegevens.

Dit werk diende ook als een testbed voor de TRAPUM-samenwerking om het volwaardige bolvormige clusterpulsaronderzoek beter te plannen, die momenteel aan de gang is en die gebruik maakt van alle huidige 64 schotels (en dus verder aan gevoeligheid wint). Het onderzoek zal de zoektocht verbreden naar veel meer bolvormige sterrenhopen, en zullen ook hun buitengebieden onderzoeken.

Uitgevoerd door SARAO, MeerKAT is de grootste radiotelescoop op het zuidelijk halfrond en een van de twee SKA Observatory-voorloperinstrumenten in Zuid-Afrika. Gelegen in de Karoo-woestijn, de radiotelescoop wordt binnenkort uitgebreid met nog eens 20 schotels, waardoor het totale aantal antennes op 84 komt en "MeerKAT+" wordt. Dit zal later geleidelijk worden geïntegreerd in de eerste fase van het SKAO-project, waarvan de bouw binnenkort zal beginnen en zal duren tot 2027. De eerste wetenschappelijke waarnemingen van MeerKAT+ zouden al in 2023 kunnen beginnen, tijdens de testfasen van de telescoop.