Pulsar-pad over ongeveer 2,5 miljoen jaar. Afbeelding tegoed: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF Klik om te vergroten
Een snel rijdende, superdense neutronenster kreeg op de een of andere manier een krachtige 'kick' die hem volledig uit ons Melkwegstelsel duwt in de koude uitgestrektheid van de intergalactische ruimte. De ontdekking ervan is een raadsel voor astronomen die de Very Long Baseline Array (VLBA) -radiotelescoop van de National Science Foundation hebben gebruikt om direct de hoogste snelheid te meten die tot nu toe in een neutronenster is gevonden.
De neutronenster is het overblijfsel van een massieve ster geboren in het sterrenbeeld Cygnus dat ongeveer twee en een half miljoen jaar geleden explodeerde in een titanische explosie die bekend staat als een supernova. Uiterst nauwkeurige VLBA-metingen van de afstand en beweging laten zien dat het op koers is om onvermijdelijk onze Melkweg te verlaten.
"We weten dat supernova-explosies een kick kunnen geven aan de resulterende neutronenster, maar de enorme snelheid van dit object verlegt de grenzen van ons huidige begrip", aldus Shami Chatterjee, van de National Radio Astronomy Observatory (NRAO) en het Harvard-Smithsonian Centrum voor astrofysica. "Deze ontdekking is erg moeilijk uit te leggen door de nieuwste modellen van het instorten van de supernovakern", voegde hij eraan toe.
Chatterjee en zijn collega's gebruikten de VLBA om de pulsar B1508 + 55 te bestuderen, ongeveer 7700 lichtjaar van de aarde. Met de ultrascherpe radio-'visie 'van de continentale VLBA konden ze zowel de afstand als de snelheid van de pulsar, een draaiende neutronenster die krachtige radiogolven uitzendt, nauwkeurig meten. Het achterwaarts uitzetten van de beweging wees naar een geboorteplaats tussen groepen gigantische sterren in het sterrenbeeld Cygnus - sterren die zo massief zijn dat ze onvermijdelijk exploderen als supernovae.
"Dit is de eerste directe meting van de snelheid van een neutronenster die meer dan 1000 kilometer per seconde bedraagt", zegt Walter Brisken, een NRAO-astronoom. “De meeste eerdere schattingen van de snelheid van neutronensterren waren afhankelijk van goed onderbouwde gissingen over hun afstanden. Met deze hebben we een nauwkeurige, directe meting van de afstand, zodat we de snelheid direct kunnen meten, ”zei Brisken. De VLBA-metingen laten zien dat de pulsar beweegt met bijna 1100 kilometer (meer dan 670 mijl) per seconde - ongeveer 150 keer sneller dan een ronddraaiende Space Shuttle. Met deze snelheid zou het in vijf seconden van Londen naar New York kunnen reizen.
Om de afstand van de pulsar te meten, moesten de astronomen een 'wiebelen' detecteren in zijn positie veroorzaakt door de beweging van de aarde rond de zon. Dat "wiebelen" was ongeveer de lengte van een honkbalknuppel gezien vanaf de maan. Vervolgens konden de wetenschappers, met de afstand bepaald, de snelheid van de pulsar berekenen door de beweging langs de hemel te meten.
"De beweging die we met de VLBA hebben gemeten, was ongeveer gelijk aan het kijken naar een homerun in het Fenway Park in Boston vanuit een stoel op de maan", legde Chatterjee uit. “Het duurde echter bijna 22 maanden voordat de pulsar die duidelijke beweging liet zien. De VLBA is de best mogelijke telescoop om zulke kleine schijnbare bewegingen te volgen. ”
De vermoedelijke geboorteplaats van de ster onder gigantische sterren in het sterrenbeeld Cygnus ligt in het vlak van de Melkweg, een spiraalstelsel. De nieuwe VLBA-waarnemingen geven aan dat de neutronenster nu met voldoende snelheid van het Melkwegvlak af beweegt om hem volledig uit de Melkweg te halen. Sinds de supernova-explosie bijna 2 en een half miljoen jaar geleden, heeft de pulsar ongeveer een derde van de nachtelijke hemel gezien vanaf de aarde.
"We hebben al een tijdje gedacht dat supernova-explosies een kick kunnen geven aan de resulterende neutronenster, maar de nieuwste computermodellen van dit proces hebben geen snelheid geproduceerd die in de buurt komt van wat we in dit object zien," zei Chatterjee. 'Dit betekent dat de modellen moeten worden gecontroleerd en mogelijk moeten worden gecorrigeerd om rekening te houden met onze waarnemingen', zei hij.
"Er zijn ook enkele andere processen die de snelheid van de supernovakick kunnen verhogen, maar we zullen grondiger moeten onderzoeken om definitieve conclusies te trekken", zegt Wouter Vlemmings van de Jodrell Bank Observatory in het VK en Cornell University in de Verenigde Staten
De waarnemingen van B1508 + 55 maakten deel uit van een groter project om de VLBA te gebruiken om de afstanden en bewegingen van talrijke pulsars te meten. "Dit is het eerste resultaat van dit langetermijnproject en het is best spannend dat er zo vroeg iets spectaculairs komt", zei Brisken. De VLBA-waarnemingen zijn gedaan bij radiofrequenties tussen 1,4 en 1,7 GigaHertz.
Chatterjee, Vlemmings en Brisken werkten samen met Joseph Lazio van het Naval Research Laboratory, James Cordes van Cornell University, Miller Goss van NRAO, Stephen Thorsett van de University of California, Santa Cruz, Edward Fomalont van NRAO, Andrew Lyne en Michael Kramer, beiden van Jodrell Bank Observatory. De wetenschappers presenteerden hun bevindingen in het nummer van 1 september van de Astrophysical Journal Letters.
De VLBA is een systeem van tien radiotelescoopantennes, elk met een schotel met een diameter van 25 meter (82 voet) en een gewicht van 240 ton. Van Mauna Kea op het Grote Eiland van Hawaï tot St. Croix op de Amerikaanse Maagdeneilanden, de VLBA beslaat meer dan 5.000 mijl en biedt astronomen het scherpste zicht van elke telescoop op aarde of in de ruimte.
De National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation, die wordt beheerd onder samenwerkingsovereenkomsten van Associated Universities, Inc.
Het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), met hoofdkantoor in Cambridge, Massachusetts, is een gezamenlijke samenwerking tussen het Smithsonian Astrophysical Observatory en het Harvard College Observatory. CfA-wetenschappers, georganiseerd in zeven onderzoeksdivisies, bestuderen de oorsprong, evolutie en het uiteindelijke lot van het universum.
Oorspronkelijke bron: CfA News Release
