Dankzij de ontdekking weten astronomen nu dat neutronensterren niet de enige zijn die heldere radioflitsen kunnen produceren.
Door verbeterde analysemethoden zijn er de laatste jaren radiopulsen ontdekt die enkele seconden tot minuten duren en afkomstig lijken te zijn van sterren in de Melkweg. Hoewel er verschillende theorieën over wat deze pulsen veroorzaakt de revue zijn gepasseerd, ontbrak het tot nu toe aan overtuigend bewijs. Een internationaal team, onder leiding van de Nederlandse Iris de Ruiter, beweert nu dit mysterie te hebben ontrafeld.
Lange duur
Laten we bij het begin beginnen. In de afgelopen jaren hebben radio-astronomen verschillende vreemde pulsen uit de Melkweg ontdekt. Wat deze pulsen bijzonder maakt, is dat ze veel langer duren dan de korte pulsen van milliseconden die normaal gesproken uit neutronensterren of pulsars komen. Deze lange pulsen komen regelmatig voor, maar op tijdschalen van tientallen minuten tot uren, in plaats van de korte intervallen van een paar seconden die we zien bij radio-pulsars.
Radiopulsen lijken op een kort lichtflitsje, maar dan in radiovorm. Ze duren van enkele seconden tot minuten. Het vreemde is dat ze zich ook nog eens regelmatig herhalen. Terwijl astronomen de laatste jaren steeds meer snelle radioflitsen ontdekten, zijn radiopulsen veel zeldzamer. De radiopulsen lijken op snelle radioflitsen, maar verschillen in lengte en energie. Ze zijn minder krachtig en duren meestal langer, terwijl snelle radioflitsen slechts milliseconden aanhouden. De vraag blijft of lange radiopulsen en snelle radioflitsen hetzelfde type objecten zijn of dat ze uit verschillende groepen komen.
Hoewel er verschillende theorieën de ronde deden over waar de in de Melkweg ontdekte pulsen vandaan komen, bleef overtuigend bewijs tot nu toe dun gezaaid. Om hier meer over te weten te komen, ontwikkelde De Ruiter in het laatste jaar van haar promotieonderzoek een methode om radiopulsen in het LOFAR-archief op te sporen. Ze stuitte op één puls in waarnemingen uit 2015. Toen ze meer archiefdata uit hetzelfde gebied van de hemel analyseerde, ontdekte ze nog eens zes pulsen. Alle pulsen komen van een bron met de naam ILTJ1101.
Twee sterren
Vervolgwaarnemingen met de 6,5 meter grote Multiple Mirror Telescope in Arizona en de Hobby-Eberly Telescope in Texas leidde tot een opmerkelijke ontdekking. Zo blijkt dat de radiopulsen niet afkomstig zijn van één flitsende ster. In plaats daarvan gaat het om twee sterren die samen de puls veroorzaken. Deze twee sterren, een rode dwerg en een witte dwerg, draaien elke 125 minuten om een gemeenschappelijk zwaartepunt. Ze bevinden zich ongeveer 1.600 lichtjaar van ons verwijderd in de richting van het sterrenbeeld de Grote Beer.
Witte en rode dwerg
Kortom, een witte dwergster en een rode dwergster die elke twee uur om elkaar heen draaien, blijken dus verrassend genoeg radiopulsen uit te zenden. Hoe dat kan? Volgens de studie draaien de twee sterren zo dicht om elkaar heen, dat hun magnetische velden met elkaar in wisselwerking staan. Telkens wanneer ze elkaar raken – wat om de twee uur gebeurt – zorgt deze interactie voor een lange radio-explosie. De radiogolven zouden afkomstig kunnen zijn van het sterke magnetische veld van de witte dwerg, of ze kunnen ontstaan door de interactie tussen de magnetische velden van de witte dwerg en zijn sterachtige metgezel. Verdere waarnemingen zijn echter nodig om hier meer duidelijkheid over te krijgen.
Doorbraak
De studie is een doorbraak. Want voor het eerst kunnen onderzoekers nu met zekerheid stellen waar de raadselachtige radiopulsen precies vandaan komen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Nature Astronomy. “Het was vooral tof om elke keer een stukje van de puzzel te leggen”, zegt De Ruiter. “We werkten met experts uit allerlei sterrenkundegebieden. Dankzij verschillende technieken en waarnemingen kwamen we telkens iets dichterbij de oplossing.”
Neutronenster
Dankzij deze ontdekking weten astronomen nu dat neutronensterren niet de enige zijn die heldere radioflitsen kunnen uitzenden. Hoewel astronomen lange radiopulsen eerder alleen aan neutronensterren koppelden, laat de nieuwe ontdekking zien dat ook de beweging van sterren binnen een dubbelster lange radiopulsen kan veroorzaken. “Er zijn verschillende sterk gemagnetiseerde neutronensterren, ook wel magnetars genoemd, die bekend staan om het uitzenden van radiopulsen met een periode van enkele seconden”, legt mede-auteur van de studie Charles Kilpatrick uit. “Sommige astrofysici denken dat bronnen pulsen kunnen uitzenden op regelmatige tijdsintervallen doordat ze draaien, en we de radiogolven alleen zien wanneer de bron naar ons toe draait. Nu weten we in ieder geval dat sommige lange radiopulsen afkomstig zijn van dubbelsterren. We hopen dat dit radio-astronomen aanzet om nieuwe klassen van bronnen te ontdekken die mogelijk van neutronenster- of magnetar-dubbelsterren komen.”
Temperatuur
In de toekomst wil het team de ultravioletstraling van ILTJ1101 grondiger onderzoeken. Dit zal hen helpen de temperatuur van de witte dwerg te bepalen en meer te ontdekken over de geschiedenis van zowel de witte als de rode dwerg.
Ondertussen doorzoeken astronomen alle LOFAR-gegevens om meer van dit soort lange radiopulsen te vinden. “Deze ontdekking is ontzettend spannend”, zegt co-auteur Kaustubh Rajwade. “En elke nieuwe ontdekking zal ons nieuwe informatie geven over de extreme astrofysische objecten die de radiostraling kunnen veroorzaken die we waarnemen. Er zitten waarschijnlijk nog vele van dit soort radiopulsen verstopt in het LOFAR-archief en elk ontdekking leert ons iets nieuws.”
