17 november 2017

Neutronenster met sterk magneetveld lanceert mogelijk toch jets

Artistieke impressie van een jet bij een neutronenster. De neutronenster trekt gas aan van de begeleidende ster op de achtergrond. Daarna cirkelt het gas naar de neutronenster toe. Vervolgens wordt het gas gelanceerd in een krachtige straal van plasma. Credit: NASA/CXC/M.Weiss

Een internationaal team van astronomen geleid vanuit de Universiteit van Amsterdam vermoedt dat neutronensterren met een sterk magneetveld toch zogeheten jets kunnen lanceren. Sinds de jaren tachtig werd gedacht dat het sterke magneetveld de vorming van deze plasmastralen tegenhoudt. Maar waarnemingen met geavanceerdere telescopen duiden toch op jet-achtige straling. De astronomen publiceren hun bevindingen in twee artikelen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (hier en hier te lezen).

Jets zijn energierijke plasmastromen die met hoge snelheid uit zwarte gaten of uit neutronensterren worden geblazen. Jets zijn al tientallen jaren bekend, maar tot nu toe waren er nog nooit jets gezien vanaf neutronensterren met een sterk magneetveld. De heersende overtuiging was dat het sterke magneetveld de vorming van jets tegenhoudt. Astronomen hebben sinds de jaren tachtig eigenlijk nauwelijks meer actief gezocht naar jets bij neutronensterren met een sterk magneetveld.

De Very Large Array

Sterrenkundige Nathalie Degenaar (Universiteit van Amsterdam) besloot in 2013 dat het hoog tijd werd om met verbeterde telescopen een paar neutronensterren aan een nader onderzoek te onderwerpen. Ze kreeg waarneemtijd op de Very Large Array (VLA), een Amerikaanse radiotelescoop met 27 schotels in de staat New Mexico (zie afbeelding hierboven). Op 6 en 16 juni 2013 was de VLA tientallen minuten lang gericht op de dubbelstersystemen Her X-1 en GX 1+4. Beide bestaan uit een neutronenster met een zeer sterk magnetisch veld en een gewone ster die eromheen draait. Er stroomt materiaal van de gewone ster naar de neutronenster. De waarnemingen waren bedoeld om te testen of de dubbelsterren met een sterk magnetisch veld wel of geen jet konden lanceren.

De bergen met waarnemingsgegevens bleven enige tijd liggen totdat in de zomer van 2017 de PhD-student Jakob van den Eijnden (Universiteit van Amsterdam) met de gegevens aan de slag ging. Van den Eijnden: “Het analyseren van dit soort data, afkomstig van 27 telescopen samen, is ingewikkeld. Ik ben daarom in juni naar het Australische Perth geweest om van een expert te leren hoe dit werkt.”

Uit de analyse bleek dat beide neutronensterren radiostraling uitzenden en dat de sterkte van die straling te vergelijken is met die van jets. De onderzoekers durven nog niet te beweren dat er ook echt jets zijn, omdat daarvoor nog aanvullende metingen nodig zijn. “Wel kunnen we nu een aantal processen wegstrepen”, zegt Van den Eijnden. “Er is geen sprake van een zogeheten sterrenwind. Her X-1 heeft namelijk geen winden en bij GX 1+4 is de wind niet sterk genoeg.”

Ook lijkt het erop, in ieder geval voor Her X-1, dat de straling niet het gevolg is van schokken die ontstaan doordat het gas van de donorster met het magneetveld van de neutronenster in aanraking komt.

En verder lijkt er, ook weer voor Her X-1, geen sprake van een zogeheten propeller. Van den Eijnden: “Hierbij is het magneetveld zo sterk dat al het gas als het ware wordt weggeblazen. Dat kun je vergelijken met een natte paraplu die je heel snel ronddraait en waar dan de druppels vanaf vliegen.”

De onderzoekers hebben inmiddels vervolgwaarnemingen aangevraagd. Ze willen nog beter naar Her X-1 en GX 1+4 kijken om inderdaad te bepalen dat ze jets lanceren. En verder willen ze naar andere, vergelijkbare neutronensterren met sterke magneetvelden kijken om te checken of de waarnemingen uniek zijn of juist heel normaal. Bron: Astronomie.nl.

Reacties

  1. Geachte Dames/ Heren, met veel genoegen lees ik uw mailtjes maar wat mij opvalt is dat u bij een foto wel een bronvermelding geeft maar bij een impressie tekening nooit.
    Jammer, ook deze “ foto’s “ zijn heel bijzonder.
    Met vriendelijke groet, Gerard Janssen, Weurt bij Nijmegen

  2. Als je zo,n neutronenster dan even vergelijkt met een magneet dan verwacht je ook 2 plasmajets met deeltjes van tegengestelde magnetische polariteit, de vraag is wat neutronen te bieden hebben, vallen ze weer uiteen in protonen en elektronen ??? op de draaias waar de gravitatie in principe afwijkt van de periferie (in de kern zelfs 0 moet zijn), dan krijg je 2 a-symmetrische jets met totaal verschillende eigenschappen.
    https://phys.org/news/2011-06-magnetic-properties-proton.html

    • Nico,

      volgens mij zijn het niet de splitsingsproducten (protonen en electronen) van afzonderlijke neutronen die de materie voor de plasmajets vormen. Maar is het ‘nieuw gas’ welke om de neutronenster draait (zie boven: artist impression)

      Als een en ander het wel gevolg was van bèta-verval, dan zou het geen ‘zeldzaamheid’ zijn, maar een normaal onderdeel bij neutronensterren zijn. Bovendien zou je kunnen verwachten dan neutronensterren wel relatief snel opgebrand / leeg gestraald zouden worden…
      De halfwaardetijd van losse(!)(!) neutronen is ongeveer een kwartier. Dus zou het heel rap kunnen gaan. 😉

      https://nl.wikipedia.org/wiki/Neutronenster
      NB Wikipedia spreekt ook over jets bij quasars(speciale neutronensterren), maar bedoelt daar de uitgestraalde (radio-)fotonen mee, niet fysieke materie.

      Groet, Paul

      • De vraag is waar de jet echt ontstaat, wikipedia beweert dat een bepaalde neutronster te weinig spin heeft om een jet te ontwikkelen op basis van een accretie schijf, maar toch jets produceert.
        Jets may also be observed from spinning neutron stars. An example is pulsar IGR J11014-6103, which has the largest jet so far observed in the Milky Way Galaxy whose velocity is estimated at 80% the speed of light. (0.8c.) X-ray observations have been obtained but there is no detected radio signature nor accretion disk.[17][18] Initially, this pulsar was presumed to be rapidly spinning but later measurements indicate the spin rate is only 15.9 Hz.[19][20] Such a slow spin rate and lack of accretion material suggest the jet is neither rotation nor accretion powered, though it appears aligned with the pulsar rotation axis and perpendicular to the pulsar’s true motion.
        Bron:https://en.wikipedia.org/wiki/Astrophysical_jet

Laat wat van je horen

*