Geen enkele van de meer dan 3000 tot nu toe ontdekte radio-emitterende neutronensterren roteert zo langzaam als dit nieuwe object. Het stelt onderzoekers voor een raadsel.
Astronomen hebben aan onze nachtelijke hemel een wel heel merkwaardig object aangetroffen. Het gaat om een neutronenster die waarschijnlijk langzamer draait dan elke andere ooit gemeten. Volgens de onderzoekers daagt het object ons begrip van neutronensterren dan ook uit. “Het feit dat het signaal zich in zo’n traag tempo herhaalt, is buitengewoon,” aldus onderzoeksleider Manisha Caleb.
Neutronensterren
Om te begrijpen waarom deze ‘luie’ neutronenster zo uniek is, moeten we eerst teruggaan naar wat neutronensterren precies zijn. Wanneer grote sterren – met ongeveer tien keer zoveel massa als onze zon – aan het einde van hun leven zijn gekomen, verbruiken ze al hun brandstof en exploderen in een spectaculaire supernova. Wat overblijft is een uiterst compact sterrenrestant, waarbij 1,4 keer de massa van de zon is samengeperst in een bol van slechts 20 kilometer in diameter. De materie is zo compact dat negatief geladen elektronen worden samengeperst met positief geladen protonen. Dit resulteert in een object dat bestaat uit ontelbare neutraal geladen deeltjes. En hieruit ontstaat een neutronenster.
Snel
Vanwege de extreme fysica waarmee deze sterren instorten, draaien neutronensterren gewoonlijk met verbazingwekkende snelheid. Ze doen er slechts luttele seconden of zelfs fracties van een seconde over om een rondje rond hun as te voltooien. Dat maakt de nieuwe ontdekking dus zo opmerkelijk. Want het signaal van de nieuw ontdekte neutronenster doet vermoeden dat deze ster in een vrij langzaam tempo draait. Heel concreet lijkt het erop dat hij in net iets minder dan een uur een rondje rond zijn as voltooit.
ASKAP J1935+2148
De ‘luie’ neutronenster, die ASKAP J1935+2148 is genoemd, vestigt hiermee een nieuw record. Want van de meer dan 3000 tot nu toe ontdekte radio-emitterende neutronensterren, roteert er geen één zo langzaam als deze. “Het is zeer ongebruikelijk om een kandidaat-neutronenster te vinden die op deze manier radiopulsaties uitzendt,” zegt Caleb. De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Nature Astronomy.
ASKAP-radiotelescoop
Onderzoekers kwamen het vreemde object op het spoor dankzij de ASKAP-radiotelescoop, gelegen in West-Australië. Deze telescoop is in staat om een groot deel van de hemel tegelijk te observeren, wat betekent dat het fenomenen kan vastleggen waar onderzoekers niet eens naar op zoek zijn. Volgens onderzoeker Emil Lenc zou ASKAP J1935+2148 anders ook niet eens gevonden zijn. “Terwijl we een gammastraling observeerden en op zoek waren naar een snelle radioflits, merkte ik plotseling dit object op,” legt hij uit. “ASKAP is voor dit type onderzoek één van ‘s werelds toonaangevende telescopen, omdat het voortdurend grote delen van de hemel scant. Hierdoor kunnen we zelfs de kleinste afwijkingen opsporen.”
Drie verschillende emissietoestanden
Wat ook opmerkelijk is, is dat ASKAP J1935+2148 drie verschillende emissiestaten vertoont. De eerste is een krachtige puls die tientallen seconden aanhoudt, de tweede is een zwakkere puls die honderden milliseconden duurt en de derde is een volledig rustmodus zonder enige pulsen. “De MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika speelde een cruciale rol bij het identificeren van deze verschillende toestanden,” vertelt Caleb. “Als de signalen niet vanuit dezelfde locatie aan de hemel waren gekomen, zouden we niet hebben geloofd dat ze afkomstig waren van hetzelfde object.”
Neutronenster of witte dwerg
De oorsprong van het mysterieuze signaal blijft op dit moment nog in nevelen gehuld. Al hebben de onderzoekers wel een vermoeden. Zo stellen ze dat een langzaam roterende neutronenster waarschijnlijk de meest waarschijnlijke verklaring is. Maar een witte dwerg staat ook nog het verdachtenlijstje. Een geïsoleerde witte dwerg met een buitengewoon sterk magnetisch veld zou het waargenomen signaal namelijk ook kunnen produceren. Het gekke is alleen dat een nabijgelegen sterk magnetische geïsoleerde witte dwerg nooit is ontdekt. Aan de andere kant kan een neutronenster met extreme magnetische velden de waargenomen emissies wel vrij gemakkelijk verklaren. Of, wat ook nog kan, is dat het object deel uitmaakt van een binair systeem, bestaande uit een neutronenster of een andere witte dwerg.
Herzien
Kortom, er is meer onderzoek nodig om te bevestigen of het object een neutronenster of een witte dwerg is. Ongeacht de uitkomst zal de studie naar ASKAP J1935+2148 ons waardevolle inzichten verschaffen in de fysica van deze buitengewone objecten. Want dat het object ons begrip van de emissie en evolutie van neutronensterren uitdaagt, staat buiten kijf. “Deze ontdekking zou ons kunnen dwingen ons lang bestaande begrip van neutronensterren of witte dwergen te herzien,” merkt Caleb op. “Met name in termen van hoe ze radiogolven uitzenden en hoe hun populaties eruitzien in ons Melkwegstelsel.”
De ontdekking benadrukt opnieuw hoeveel we kunnen leren dankzij telescopen zoals ASKAP en MeerKAT. “Voor de komst van deze nieuwe telescopen bleef de dynamische radiohemel grotendeels onontgonnen,” zegt onderzoeker Tara Murphy. “Nu kunnen we diepgaand onderzoek doen en stuiten we vaak op diverse ongebruikelijke fenomenen. Deze gebeurtenissen bieden ons waardevolle inzichten in de werking van fysica in extreme omgevingen.”
