Afbeelding tegoed: ESA
Met behulp van de in de ruimte gebaseerde XMM-Newton X-Ray observatorium-astronomen met de European Space Agency hebben de eerste directe metingen gedaan van het magnetische veld van een neutronenster. Een neutronenster is een zeer dicht object met de massa van een grote ster in een straal van slechts 20-30 km, en er werd voorspeld dat ze zeer sterke magnetische velden hadden die als een rem fungeerden en hun rotatie vertraagden. Maar na meer dan 72 uur met de XMM een neutronenster genaamd 1E1207.4-5209 te hebben waargenomen, ontdekten de astronomen dat deze 30 keer zwakker was dan ze voorspelden. Waardoor deze objecten langzamer gaan, is opnieuw een mysterie.
Met behulp van de superieure gevoeligheid van ESA's X-ray observatorium, XMM-Newton, heeft een team van Europese astronomen de eerste directe meting gedaan van het magnetische veld van een neutronenster.
De resultaten bieden diepgaande inzichten in de extreme fysica van neutronensterren en onthullen een nieuw mysterie dat nog moet worden opgelost over het einde van het leven van deze ster.
Een neutronenster is een zeer dicht hemellichaam dat gewoonlijk zoiets als de massa van onze zon in een kleine bol van slechts 20-30 km doorsnede heeft. Het is het product van een stellaire explosie, bekend als een supernova, waarbij het grootste deel van de ster de ruimte in wordt geblazen, maar het ingestorte hart blijft in de vorm van een super-dichte, hete bol van neutronen die met een ongelooflijke snelheid ronddraait.
Ondanks dat het een bekende klasse van objecten is, blijven individuele neutronensterren zelf mysterieus. Neutronensterren zijn extreem heet als ze worden geboren, maar koelen erg snel af. Daarom zenden er maar weinigen hoogenergetische straling uit, zoals röntgenstralen. Daarom worden ze traditioneel bestudeerd via hun radio-emissies, die minder energetisch zijn dan röntgenstralen en die meestal aan en uit lijken te pulseren. Daarom kunnen de weinige neutronensterren die heet genoeg zijn om röntgenstralen uit te zenden, worden gezien door röntgentelescopen, zoals ESA's XMM-Newton.
Een dergelijke neutronenster is 1E1207.4-5209. Met behulp van de langste XMM-Newton-waarneming ooit van een galactische bron (72 uur), hebben professor Giovanni Bignami van het Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements (CESR) en zijn team de sterkte van het magnetische veld direct gemeten. Dit maakt het de eerste geïsoleerde neutronenster ooit waar dit kan worden bereikt.
Alle eerdere waarden van magnetische velden van neutronensterren konden alleen indirect worden geschat. Dit wordt gedaan door theoretische aannames gebaseerd op modellen die de zwaartekrachtinsplitsing van zware sterren beschrijven, zoals die welke leiden tot de vorming van neutronensterren. Een tweede indirecte methode is om het magnetische veld te schatten door te bestuderen hoe de rotatie van de neutronenster afneemt met behulp van radioastronomiegegevens.
In het geval van 1E1207.4-5209 onthult deze directe meting met XMM-Newton dat het magnetische veld van de neutronenster 30 keer zwakker is dan voorspellingen op basis van de indirecte methoden.
Hoe kan dit worden verklaard? Astronomen kunnen de snelheid meten waarmee individuele neutronensterren vertragen. Ze hebben altijd aangenomen dat ‘wrijving’ tussen het magnetische veld en de omgeving de oorzaak was. In dit geval is de enige conclusie dat er iets anders aan de neutronenster trekt, maar wat? We kunnen speculeren dat het een kleine schijf supernovaresten rond de neutronenster kan zijn, wat een extra weerstandsfactor creëert.
Het resultaat roept de vraag op of 1E1207.4-5209 uniek is onder neutronensterren, of dat het de eerste in zijn soort is. De astronomen hopen met XMM-Newton op andere neutronensterren te kunnen richten om erachter te komen.
Noot voor de redactie
Röntgenstralen die worden uitgezonden door een neutronenster zoals 1E1207.4-5209, moeten door het magnetische veld van de neutronenster passeren voordat ze de ruimte in kunnen ontsnappen. Onderweg kunnen deeltjes in het magnetische veld van de ster enkele van de uitgaande röntgenstralen stelen, waardoor ze op hun spectrum verklikkers laten zien, bekend als ‘cyclotron resonantie-absorptielijnen’. Dankzij deze vingerafdruk konden prof. Bignami en zijn team de sterkte van het magnetische veld van de neutronenster meten.
Oorspronkelijke bron: ESA News Release
