Artist's impression van een pulsar die een begeleidende ster 'eet'. Afbeelding tegoed: ESA Klik om te vergroten
ESA's Integral space observatory heeft samen met NASA's Rossi X-ray Timing Explorer ruimtevaartuig een snel draaiende pulsar gevonden die zijn metgezel verslindt.
Deze bevinding ondersteunt de theorie dat de snelst draaiende geïsoleerde pulsars zo snel worden door een nabije ster te kannibaliseren. Gas dat van de metgezel is gescheurd, voedt de versnelling van de pulsar. Dit is de zesde pulsar die in een dergelijke opstelling bekend is en het vertegenwoordigt een 'opstapje' in de evolutie van langzamer draaiende binaire pulsars naar sneller draaiende geïsoleerde pulsars.
"We komen op het punt dat we naar een snel ronddraaiende, geïsoleerde pulsar kunnen kijken en kunnen zeggen:" Die man had vroeger een metgezel "," zei Dr. Maurizio Falanga, die de integrale observaties leidde, bij het Commissariaat? l’Energie Atomique (CEA) in Saclay, Frankrijk.
‘Pulsars’ zijn roterende neutronensterren, die ontstaan bij stellaire explosies. Het zijn de overblijfselen van sterren die ooit minstens acht keer zo zwaar waren als de zon. Deze sterren bevatten nog steeds ongeveer de massa van onze zon, samengeperst tot een bol van slechts ongeveer 20 kilometer doorsnede.
Deze pulsar, genaamd IGR J00291 + 5934, behoort tot een categorie van 'röntgen milliseconde pulsars', die honderden keren per seconde met het röntgenlicht pulseert, een van de snelst bekende. Het heeft een periode van 1,67 milliseconden, wat veel kleiner is dan de meeste andere pulsars die eens in de paar seconden draaien.
Neutronensterren worden snel ronddraaiend in instortingen van zware sterren. Ze vertragen geleidelijk na een paar honderdduizend jaar. Neutronensterren in dubbelstersystemen kunnen deze trend echter omkeren en versnellen met de hulp van de begeleidende ster.
Voor het eerst is deze versnelling op heterdaad waargenomen. "We hebben nu direct bewijs dat de ster sneller ronddraait terwijl hij zijn metgezel kannibaliseert, iets wat niemand ooit eerder had gezien voor een dergelijk systeem", zegt dr. Lucien Kuiper van het Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek (SRON) in Utrecht.
Een neutronenster kan gas uit zijn begeleidende ster verwijderen in een proces dat ‘accretie’ wordt genoemd. Door de gasstroom naar de neutronenster draait de ster steeds sneller. Zowel de gasstroom als de crash op het neutronensteroppervlak geeft veel energie vrij in de vorm van röntgen- en gammastraling.
Neutronensterren hebben zo'n sterk zwaartekrachtsveld dat licht dat door de ster passeert bijna 100 graden van richting verandert (in vergelijking licht dat door de zon wordt gepasseerd, wordt afgebogen door een hoek die 200 duizend keer kleiner is). "Deze‘ zwaartekrachtbuiging ’stelt ons in staat om de achterkant van de ster te zien, 'zegt prof. Juri Poutanen van de Universiteit van Oulu, Finland.
'Dit object was ongeveer tien keer energieker dan wat gewoonlijk wordt waargenomen voor vergelijkbare bronnen', zei Falanga. "Slechts een soort monster zendt uit bij deze energieën, wat overeenkomt met een temperatuur van bijna een miljard graden."
Uit een eerder integraal resultaat concludeerden wetenschappers dat, omdat de neutronenster een sterk magnetisch veld heeft, geladen deeltjes van zijn metgezel langs de magnetische veldlijnen worden gekanaliseerd totdat ze tegen een van de magnetische polen in het oppervlak van de neutronenster slaan en 'hotspots' vormen '. De zeer hoge temperaturen die Integral waarneemt, komen voort uit dit zeer hete plasma over de aanwasplekken.
IGR J00291 + 5934 werd ontdekt door Integral tijdens een routinematige scan van de lucht op 2 december 2004, in de buitengebieden van ons Melkwegstelsel, toen het plotseling oplaaide. De volgende dag klokten wetenschappers de neutronenster nauwkeurig met de Rossi X-ray Timing Explorer.
Uit waarnemingen van Rossi bleek dat de metgezel al een fractie van de grootte van onze zon is, misschien wel zo klein als 40 Jupiter-massa's. De binaire baan is 2,5 uur lang (in tegenstelling tot de baan van de aarde-zon die het hele jaar duurt). Het volledige systeem is erg krap; beide sterren zijn zo dichtbij dat ze in de straal van de zon passen. Deze details ondersteunen de theorie dat de twee sterren dichtbij genoeg zijn om te kunnen groeien en dat de begeleidende ster wordt gekannibaliseerd.
"Naar verwachting stopt de aanwas na een miljard jaar of zo", zegt Dr. Duncan Galloway van het Massachusetts Institute of Technology, USA, verantwoordelijk voor de waarnemingen van Rossi. "Deze ontdekking van Integral-Rossi geeft meer bewijs van hoe pulsars evolueren van de ene fase naar de andere - van een aanvankelijk langzaam ronddraaiende binaire neutronenster die hoge energieën uitzendt, tot een snel ronddraaiende geïsoleerde pulsar die uitzendt in radiogolflengten."
De ontdekking is de eerste in zijn soort voor Integral (vier van de eerste vijf snel draaiende röntgenpulsars werden ontdekt door Rossi). Dit belooft veel goeds in de gecombineerde zoektocht naar deze zeldzame objecten. De gevoelige detectoren van Integrals kunnen relatief zwakke en verre bronnen identificeren en dus, wetende waar te kijken, kan Rossi tijdinformatie verstrekken via een speciale observatie die zich uitstrekt over de hele periode van twee weken van de typische uitbarsting.
Oorspronkelijke bron: ESA Portal
