Voor het eerst heeft NASA's Fermi Gamma-ray-ruimtetelescoop een nieuwe groep pulsars gezien die alleen hun gammastraling uitstoot, zonder dat er radiosignalen naar de aarde worden gestraald. De 16 nieuwe objecten worden gerapporteerd in de editie van deze week van Science Express, in een studie van de University of California in Santa Cruz.
Een pulsar is een snel draaiende neutronenster, de dichte kern die achterblijft na een supernova-explosie. De meeste van de 1.800 bekende pulsars zijn gevonden door hun periodieke radio-emissies.
"Dit zijn de eerste pulsars die ooit alleen door gammastraling zijn gedetecteerd, en we hebben er al 16 gevonden", zegt co-auteur Robert Johnson, natuurkundige van UC Santa Cruz. "Het bestaan van een grote populatie van radiostille pulsars werd vooraf vermoed, maar totdat Fermi werd gelanceerd, was er slechts één radiostille pulsar bekend en deze werd voor het eerst gedetecteerd in röntgenstralen."
Van de 16 gammastraalpulsars zijn er 13 geassocieerd met niet-geïdentificeerde gammastraalbronnen die eerder waren gedetecteerd door het EGRET-instrument op de Compton Gamma-ray Observatory. EGRET detecteerde bijna 300 gammastraalpuntbronnen, maar kon geen pulsaties detecteren van die bronnen, waarvan de meeste niet geïdentificeerd zijn, zei Pablo Saz Parkinson, ook een SCIPP postdoctoraal onderzoeker en corresponderend auteur van de paper.
"Het is een al lang bestaande vraag wat die ongeïdentificeerde bronnen zou kunnen voeden, en de nieuwe Fermi-resultaten vertellen ons dat veel van hen pulsars zijn", zei Saz Parkinson. "Deze bevindingen geven ons ook belangrijke aanwijzingen over het mechanisme van pulsar-emissies."
Een pulsar zendt smalle bundels radiogolven uit vanaf de magnetische polen van de neutronenster, en de stralen zwaaien rond als een vuurtorenbaken omdat de magnetische polen niet zijn uitgelijnd met de draaias van de ster. Als de radiobundel de aarde mist, kan de pulsar niet worden gedetecteerd door radiotelescopen. Het vermogen van Fermi om zoveel radiostille gammastraalpulsars te detecteren, geeft aan dat de gammastraling wordt uitgezonden in een straal die breder en meer waaierachtig is dan de radiostraal.
Het team identificeerde de gammastraalpulsars in gegevens van Fermi's Large Area Telescope (LAT). Marcus Ziegler, postdoctoraal onderzoeker bij UC Santa Cruz en corresponderend auteur van het artikel, zei dat detectie van gammastralingpulsaties van een typische bron weken of maanden aan gegevens van de LAT vereist.
'Van de zwakste pulsar die we hebben bestudeerd, ziet de LAT slechts twee gammastraalfotonen per dag', zei Ziegler.
De zeer intense magnetische en elektrische velden van een pulsar versnellen geladen deeltjes tot bijna de lichtsnelheid, en deze deeltjes zijn uiteindelijk verantwoordelijk voor de gammastraling.
Omdat de rotatie van de ster de emissies aandrijft, vertragen geïsoleerde pulsars naarmate ze ouder worden en verliezen ze energie. Maar een binaire metgezel kan materiaal naar een pulsar voeren en het tot een rotatiesnelheid van 100 tot 1000 keer per seconde laten draaien. Dit worden millisecondepulsars genoemd en Fermi-wetenschappers ontdekten gammastralingpulsaties van acht millisecondepulsars die eerder waren ontdekt bij radiogolflengten. Die resultaten worden gerapporteerd in een tweede studie die ook is gepubliceerd in de editie van 2 juli van Science Express.
"Fermi heeft een werkelijk ongekende kracht voor het ontdekken en bestuderen van gammastraalpulsars", zegt Paul Ray van het Naval Research Laboratory in Washington. "Sinds de ondergang van het Compton Gamma Ray Observatory tien jaar geleden, hebben we ons afgevraagd wat de aard is van niet-geïdentificeerde gammastralingbronnen die het in onze melkweg heeft gedetecteerd. Deze studies van Fermi heffen de sluier op bij velen van hen. '
Loodafbeelding bijschrift: deze kaart voor de hele hemel toont de posities van 16 nieuwe pulsars (geel) en acht milliseconde pulsars (magenta) die zijn bestudeerd met Fermi's LAT. Krediet: NASA / DOE / Fermi LAT-samenwerking
Bronnen: Wetenschap en UC Santa Cruz, via Eurekalert.
