Astronomen die gegevens van de VLA Sky Survey (VLASS) analyseren, hebben een van de jongste bekende neutronensterren ontdekt:het superdichte overblijfsel van een massieve ster die explodeerde als een supernova. Afbeeldingen van de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) van de National Science Foundation geven aan dat heldere radiostraling, aangedreven door het magnetische veld van de draaiende pulsar, pas onlangs tevoorschijn is gekomen achter een dichte schil van puin van de supernova-explosie.

Het object, VT 1137-0337 genaamd, bevindt zich in een dwergstelsel op 395 miljoen lichtjaar van de aarde. Het verscheen voor het eerst in een VLASS-afbeelding gemaakt in januari 2018. Het verscheen niet in een afbeelding van dezelfde regio gemaakt door de VLA's FIRST Survey in 1998. Het bleef verschijnen in latere VLASS-waarnemingen in 2018, 2019, 2020 en 2022

"Wat we waarschijnlijk zien, is een pulsar-windnevel", zegt Dillon Dong, een afgestudeerde Caltech-afgestudeerde die later dit jaar een Jansky Postdoctoral Fellowship bij het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) zal beginnen. Een pulsar-windnevel ontstaat wanneer het krachtige magnetische veld van een snel ronddraaiende neutronenster omringende geladen deeltjes versnelt tot bijna de lichtsnelheid.

"Op basis van zijn kenmerken is dit een zeer jonge pulsar - mogelijk zo jong als slechts 14 jaar, maar niet ouder dan 60 tot 80 jaar", zegt Gregg Hallinan, Dong's Ph.D-adviseur bij Caltech.

De wetenschappers rapporteerden hun bevindingen tijdens de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Pasadena, Californië.

Dong en Hallinan ontdekten het object in gegevens van VLASS, een NRAO-project dat in 2017 begon om de hele lucht te onderzoeken die zichtbaar was vanaf de VLA - ongeveer 80 procent van de lucht. Over een periode van zeven jaar voert VLASS drie keer een volledige scan van de lucht uit, met als doel het vinden van vergankelijke objecten. De astronomen vonden VT 1137-0337 in de eerste VLASS-scan van 2018.

Door die VLASS-scan te vergelijken met gegevens van een eerder VLA-hemelonderzoek genaamd FIRST, werden 20 bijzonder lichtgevende voorbijgaande objecten onthuld die geassocieerd kunnen worden met bekende sterrenstelsels.

"Deze viel op omdat zijn melkwegstelsel een uitbarsting van stervorming ervaart, en ook vanwege de kenmerken van zijn radio-emissie," zei Dong. Het sterrenstelsel, SDSS J113706.18-033737.1 genaamd, is een dwergstelsel met ongeveer 100 miljoen keer de massa van de zon.

Bij het bestuderen van de kenmerken van VT 1137-0337 hebben de astronomen verschillende mogelijke verklaringen overwogen, waaronder een supernova, gammastraaluitbarsting of getijdenverstoring waarbij een ster wordt versnipperd door een superzwaar zwart gat. Ze kwamen tot de conclusie dat de beste verklaring een pulsar-windnevel is.

In dit scenario explodeerde een ster die veel massiever is dan de zon als een supernova, waarbij een neutronenster achterbleef. Het grootste deel van de massa van de oorspronkelijke ster werd naar buiten geblazen als een omhulsel van puin. De neutronenster draait snel rond en terwijl zijn krachtige magnetische veld door de omringende ruimte raast, versnelt hij geladen deeltjes, wat een sterke radio-emissie veroorzaakt.

Aanvankelijk werd de radio-emissie aan het zicht onttrokken door de granaat van explosieresten. Naarmate die schil uitdijde, werd hij steeds minder dicht totdat uiteindelijk de radiogolven van de pulsarwindnevel er doorheen konden gaan.

"Dit gebeurde tussen de EERSTE waarneming in 1998 en de VLASS-waarneming in 2018," zei Hallinan.

Waarschijnlijk het bekendste voorbeeld van een pulsarwindnevel is de Krabnevel in het sterrenbeeld Stier, het resultaat van een supernova die helder scheen in het jaar 1054. De Krab is tegenwoordig goed zichtbaar in kleine telescopen.

"Het object dat we hebben gevonden, lijkt ongeveer 10.000 keer energieker te zijn dan de krab, met een sterker magnetisch veld", zei Dong. "Het is waarschijnlijk een opkomende 'superkrab'," voegde hij eraan toe.

Hoewel Dong en Hallinan VT 1137-0337 beschouwen als een pulsar-windnevel, is het ook mogelijk dat het magnetische veld ervan sterk genoeg is om de neutronenster te laten kwalificeren als magnetar - een klasse van supermagnetische objecten. Magnetars zijn een leidende kandidaat voor de oorsprong van de mysterieuze Fast Radio Bursts (FRB's) die nu intensief worden bestudeerd.

"In dat geval zou dit de eerste magnetar zijn die op heterdaad wordt betrapt, en dat is ook buitengewoon opwindend", zei Dong.

Er is inderdaad vastgesteld dat sommige snelle radio-uitbarstingen verband houden met hardnekkige radiobronnen, waarvan de aard ook een mysterie is. Ze vertonen een sterke gelijkenis in hun eigenschappen met VT 1137-0337, maar hebben geen bewijs van sterke variabiliteit getoond.

"Onze ontdekking van een zeer vergelijkbare bron die wordt ingeschakeld, suggereert dat de radiobronnen die zijn gekoppeld aan FRB's ook lichtgevende pulsar-windnevels kunnen zijn," zei Dong.

De astronomen zijn van plan verdere waarnemingen uit te voeren om meer over het object te weten te komen en om het gedrag ervan in de loop van de tijd te volgen. + Verder verkennen

Stellaire botsing veroorzaakt supernova-explosie