Wetenschap
Een wiebelende gemagnetiseerde ster betwist de oorsprong van zich herhalende snelle radioflitsen
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Gregory Desvignes van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn, Duitsland, heeft de radiotelescopen van de Effelsberg en Jodrell Bank gebruikt om de precesserende magnetar XTE J1810-197 te observeren – een sterk gemagnetiseerde en ultradichte neutronenster – kort na de door röntgenstraling versterkte activiteit en radioreactivering.
Deze precessie werd op een tijdschaal van een paar maanden gedempt en vormde een uitdaging voor sommige modellen die werden gebruikt om de oorsprong van de mysterieuze zich herhalende snelle radio-uitbarstingen te verklaren.
Magnetars zijn neutronensterren met extreme en verwrongen magnetische velden, overblijfselen na de ineenstorting van massieve sterren die door brandstof zijn uitgeput. Deze objecten zijn zo compact dat ze 1 tot 2 keer de massa van de zon bevatten in een bijna perfecte bol met een straal van ongeveer 12 km.
Van de dertig bekende magnetars heeft slechts een handjevol zo nu en dan radiogolven uitgezonden, waarbij hun radiobundel als een vuurtoren door de lucht zweeft. Magnetars worden algemeen beschouwd als de bron voor de Fast Radio Bursts (FRB's), waarbij sommige modellen vrij precesserende magnetars aanroepen als verantwoordelijk voor de zich herhalende FRB's.
Samen met collega's van het Jodrell Bank Center for Astrophysics en het Kavli Institute for Astronomy &Astrophysics inspecteren onderzoekers van het Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) regelmatig enkele van deze magnetars en hebben onverwachts een van deze magnetars gevangen, XTE J1810-197. die in december 2018 radio-emissie begon uit te zenden, kort na het begin van de verbeterde röntgenstraling, en na een periode van ongeveer 10 jaar waarin het radiostil was.
Toen ze na deze gebeurtenis een intensieve observatiecampagne begonnen, merkten de onderzoekers enkele zeer systematische veranderingen op in de eigenschappen van het radiolicht, namelijk de polarisatie ervan, wat een verschuiving onthulde in de oriëntatie van de radiostraal van de magnetar ten opzichte van de aarde. De onderzoekers schreven dit toe aan vrije precessie, een effect dat voortkomt uit een lichte asymmetrie in de structuur van de magnetar, waardoor deze ronddraait als een tol.
Tot hun verbazing nam de vrije precessie de daaropvolgende maanden snel af en verdween uiteindelijk. Het verdwijnen van de precessie met de tijd is in tegenspraak met de suggestie van veel astronomen die geloven dat FRB's, die zich met de tijd herhalen, verklaard kunnen worden door precessiemagnetars.
‘We verwachtten enige variaties te zien in de polarisatie van de emissie van deze magnetar, zoals we dit wisten van andere magnetars’, zegt Gregory Desvignes van de MPIfR, hoofdauteur van de studie gepubliceerd in Nature Astronomy . ‘Maar we hadden niet verwacht dat deze variaties zo systematisch zouden zijn en precies het gedrag zouden volgen dat zou worden veroorzaakt door het wiebelen van de ster.’
Patrick Weltevrede van de Universiteit van Manchester voegt hieraan toe:‘Onze bevindingen werden alleen mogelijk gemaakt dankzij vele jaren van toegewijde monitoring van deze magnetar met radiotelescopen in Jodrell Bank en Effelsberg. We moesten meer dan tien jaar wachten voordat hij radio-emissies begon te produceren. , maar toen dat wel gebeurde, stelde het zeker niet teleur."
‘Gedempte precessie van magnetars zou licht kunnen werpen op de innerlijke structuur van neutronensterren, die uiteindelijk verband houdt met ons fundamentele begrip van zaken’, zegt Lijing Shao van de Universiteit van Peking.
"Radioastronomie is werkelijk fascinerend. Het enigma rond de oorsprong van FRB's blijft bestaan. Het op heterdaad vangen van intrigerende objecten zoals magnetars om meer over FRB's te weten te komen, onderstreept echter de mogelijkheden van onze faciliteiten", besluit Michael Kramer, directeur van MPIfR en hoofd van zijn afdeling Fundamentele Fysica in de Onderzoeksdivisie Radioastronomie.