Wanneer sterren het einde van hun hoofdreeks bereiken, ondergaan ze een zwaartekracht-ineenstorting, waarbij hun buitenste lagen worden uitgestoten in een supernova-explosie. Wat daarna overblijft is een dichte, draaiende kern die voornamelijk bestaat uit neutronen (ook bekend als een neutronenster), waarvan er slechts 3000 bekend zijn in de Melkweg. Een nog zeldzamere subset van neutronensterren zijn magnetars, waarvan er slechts twee dozijn bekend zijn in ons sterrenstelsel.
Deze sterren zijn bijzonder mysterieus en hebben extreem krachtige magnetische velden die bijna krachtig genoeg zijn om ze uit elkaar te scheuren. En dankzij een nieuwe studie door een team van internationale astronomen lijkt het mysterie van deze sterren alleen maar verder te zijn verdiept. Met behulp van gegevens van een reeks radio- en röntgenobservatoria observeerde het team vorig jaar een magnetar die ongeveer drie jaar inactief was en zich nu iets anders gedraagt.
De studie, getiteld "Revival of the Magnetar PSR J1622–4950: Observations with MeerKAT, Parkes, XMM-Newton, Snel, Chandra, en NuSTAR", Verscheen onlangs in The Astrophysical Journal. Het team werd geleid door Dr. Fernando Camilo - de hoofdwetenschapper van het Zuid-Afrikaanse Radio Astronomy Observatory (SARAO) - en bestond uit meer dan 200 leden van meerdere universiteiten en onderzoeksinstellingen van over de hele wereld.
Magnetars worden zo genoemd omdat hun magnetische velden tot 1000 keer sterker zijn dan die van gewone pulserende neutronensterren (ook wel pulsars genoemd). De energie die aan deze velden is gekoppeld, is zo krachtig dat de ster bijna uit elkaar valt, waardoor ze instabiel worden en grote variabiliteit vertonen in termen van hun fysische eigenschappen en elektromagnetische emissies.
Hoewel bekend is dat alle magnetars röntgenstralen uitzenden, zijn er slechts vier bekend die radiogolven uitzenden. Een daarvan is PSR J1622-4950 - een magnetar op ongeveer 30.000 lichtjaar van de aarde. Vanaf begin 2015 was deze magnetar in een slapende staat. Maar zoals het team in hun onderzoek aangaf, merkten astronomen die de CSIRO Parkes Radiotelescoop in Australië gebruikten dat deze op 26 april 2017 weer actief werd.
Destijds zond de magnetar elke vier seconden heldere radiopulsen uit. Een paar dagen later werd Parkes stopgezet als onderdeel van een geplande onderhoudsroutine van een maand. Rond dezelfde tijd begon de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika met het monitoren van de ster, ondanks het feit dat deze nog in aanbouw was en slechts 16 van de 64 radioschotels beschikbaar waren. Dr. Fernando Camilo beschrijft de ontdekking in een recent persbericht van SKA Zuid-Afrika:
"[De] MeerKAT-waarnemingen bleken van cruciaal belang om de weinige röntgenfotonen te begrijpen die we met NASA's telescopen in een baan om de aarde hebben vastgelegd - voor het eerst zijn er elke 4 seconden röntgenpulsen van deze ster gedetecteerd. Samengevat helpen de vandaag gerapporteerde waarnemingen ons om een beter beeld te krijgen van het gedrag van materie in ongelooflijk extreme fysieke omstandigheden, totaal anders dan wat er op aarde kan worden ervaren ”.
Nadat de eerste observaties waren gedaan door de Parkes- en MeerKAT-observatoria, werden vervolgwaarnemingen uitgevoerd met behulp van de XMM-Newton-röntgenruimte-observatorium, Swift Gamma-Ray Burst Mission, de Chandra X-ray Observatory en de Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Met deze gecombineerde waarnemingen merkte het team een aantal zeer interessante dingen op over deze magnetar.
Ten eerste hebben ze vastgesteld dat de radiofluxdichtheid van de PSR J1622-4950, hoewel variabel, ongeveer 100 keer groter was dan tijdens de rustperiode. Bovendien was de röntgenflux een maand na reactivering minstens 800 keer groter, maar begon exponentieel te vervallen in de loop van een periode van 92 tot 130 dagen. De radio-observaties merkten echter iets op in het gedrag van de magnetar dat nogal onverwacht was.
Hoewel de algehele geometrie die werd afgeleid uit de radio-emissies van PSR J1622-4950 consistent was met wat enkele jaren eerder was vastgesteld, gaven hun waarnemingen aan dat de radio-emissies nu afkomstig waren van een andere locatie in de magnetosfeer. Dit geeft vooral aan hoe radio-emissies van magnetars kunnen verschillen van gewone pulsars.
Deze ontdekking heeft het MeerKAT-observatorium ook gevalideerd als een onderzoeksinstrument van wereldklasse. Dit observatorium maakt deel uit van de Square Kilometre Array (SKA), het multi-radiotelescoopproject dat de grootste radiotelescoop ter wereld bouwt in Australië, Nieuw-Zeeland en Zuid-Afrika. MeerKAT van zijn kant gebruikt 64 radioantennes om radiobeelden van het heelal te verzamelen om astronomen te helpen begrijpen hoe sterrenstelsels zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld.
Gezien de enorme hoeveelheid gegevens die door deze telescopen wordt verzameld, vertrouwt MeerKAT op zowel geavanceerde technologie als een hooggekwalificeerd team van operators. Zoals Abbott aangaf: "we hebben een team van de slimste ingenieurs en wetenschappers in Zuid-Afrika en de wereld die aan het project werken, omdat de problemen die we moeten oplossen uiterst uitdagend zijn en de beste aantrekken".
Prof Phil Diamond, de directeur-generaal van de SKA-organisatie die de ontwikkeling van de Square Kilometre Array leidde, was ook onder de indruk van de bijdrage van het MeerKAT-team. Zoals hij zei in een SKA-persbericht:
“Goed gedaan voor mijn collega's in Zuid-Afrika voor deze uitstekende prestatie. Het bouwen van dergelijke telescopen is buitengewoon moeilijk en uit deze publicatie blijkt dat MeerKAT bedrijfsklaar wordt. Als een van de SKA-voorlopertelescopen is dit een goed voorteken voor de SKA. MeerKAT zal uiteindelijk worden geïntegreerd in fase 1 van de SKA-mid-telescoop, waardoor het totaal aan schotels tot onze beschikking op 197 komt, waardoor de krachtigste radiotelescoop ter wereld ontstaat ”.
Wanneer de SKA online gaat, wordt het een van de krachtigste telescopen op aarde en ongeveer 50 keer gevoeliger dan welk ander radio-instrument dan ook. Samen met andere op de grond gebaseerde ruimtetelescopen van de volgende generatie, wordt verwacht dat de dingen die het over ons heelal zal onthullen en hoe het in de loop van de tijd is geëvolueerd, echt baanbrekend zullen zijn.
Verder Lezen: SKA Africa, SKA, The Astrophysical Journal
