11 februari 2012

Chandra en XMM-Newton ontdekken langzaam roterende pulsar in Kleine Magelhaense Wolk

Rechts op de foto, pulsar SPX 1062 in de Kleine Magelhaense Wolk

Sterrenkundigen zijn er in geslaagd om met behulp van de  röntgen-ruimtetelescopen Chandra van de NASA én XMM-Newton van de ESA een pulsar in de Kleine Magelhaense Wolk te ontdekken, een kleine begeleider van ons Melkwegstelsel, pakweg 180.000 lichtjaar van de aarde. Op de foto hiernaast zien je SXP 1062, zoals ze ‘m noemen, rechts op de foto als die heldere ster. Het blauw licht is röntgenstraling, zoals waargenomen met NASA’s Chandra en XMM-Newton. Het rood-gele gebied links is een jong stervormingsgebied, in optisch licht gefotografeerd door het Cerro Tololo Inter-American Observatorium in Chili. Het is niet alleen de eerste keer dat in de Kleine Magelhaense Wolk een pulsar wordt ontdekt, een zeer compacte neutronenster van zo’n 20 km doorsnede met de massa van de zon, die als een kosmische vuurtoren twee zwiepende stralingsbundels de ruimte in stuurt. SPX 1062 is tegelijk ook een bijzondere pulsar, want ondanks z’n geschatte leeftijd van 10.000 tot 40.000 jaar – pieperdepiepjong in astronomische termen – draait ‘ie zeer langzaam om z’n as. Meestal roteren jonge pulsars zeer snel, enkele tientallen malen per seconde af en toe, maar SPX 1062 denkt daar kennelijk anders over, want hij draait slechts één keer per 18 minuten om z’n as. Dat betekent twee dingen: de pulsar is door de een of andere oorzaak flink afgeremd óf niet alle jonge pulsars draaien snel om hun as. Werk aan de winkel voor de dames en heren modelbouwers. :-) :bron: Bron: Chandra.

Bizar systeem van diamanten planeet draaiend om pulsar ontdekt

Impressie van het pulsar-planeetsysteem PSR J1719-1438

Probeer je het volgende voor te stellen: een dubbelster, waarbij de ene ster – welke op onze zon lijkt – evolueert van het rode reus-stadium via het witte dwerg-stadium naar een planeet-stadium, waarbij de planeet geheel uit gekristalliseerd koolstof, zeg maar diamant blijkt te bestaan, en de andere zwaardere ster als supernova explodeert, daarbij z’n buitenlagen wegblazend en waarbij de kern als snel roterende milliseconde-pulsar overblijft. Zo’n bizar systeem is inderdaad gevonden door sterrenkundigen en het heet J1719-1438, 4000 lichtjaar van ons verwijderd in het sterrenbeeld Slang (Serpens). Ja, het klinkt inderdaad bizar: hoe kan een ster à la de zon nou uiteindelijk als planeet eindigen en hoe komt zo’n planeet te bestaan uit diamant? Dat onze zon over vijf miljard jaar zal opzwellen tot een rode reus is algemeen bekend, evenals het daarop volgende stadium van een witte dwerg, welke voornamelijk uit zuurstof en koolstof bestaat. In het geval van J1719-1438 moet de pulsar het volgende hebben gedaan: de pulsar moet met z’n massa van 1,4 zonmassa gepropt in een bolletje van 20 km doorsnede een sterke gravitationele invloed op de nabije witte dwerg hebben gehad en deze van 99% van z’n buitenlagen hebben beroofd. Wat na dat ‘strippen’ overbleef waren twee bizarre objecten: een pulsar die véél sneller ging roteren door de toevoer van materie, 10.000 keer een omwenteling per minuut (1x per 5,7 milliseconde), en een ‘planeet’ die enkel uit gekristalliseerd koolstof bestaat. Op de een of andere manier wist de planeet uit de greep van de pulsar te blijven, op een ‘veilige’ afstand van ongeveer 600.000 km van de pulsar. Op de afbeelding zie je de planeet draaiend om de pulsar en in geel ter  vergelijking de omvang van de zon. Eén omwenteling om de pulsar duurt twee uur en tien minuten. :bron: Bron: Max Planck Instituut.

Kijk nou toch eens, een pulsar met een staart

Pulsar PSR J0357+3205 met staart

Dat kometen een staart hebben dat wisten we al, maar dat pulsars er af en toe ook eentje hebben is een minder bekend fenomeen. Pulsars zijn snel ronddraaiende neutronensterren, wiens hoogenergetische straling in bundels vanaf de magnetische polen de ruimte in wordt geslingerd. Bij sommige pulsars zien we die bundel als een lange röntgenstaart. Zoals in het geval van PSR J0357+3205 – roepnaam PSR J0357 – 1600 lichtjaren van ons vandaan in het sterrenbeeld Perseus. Hiernaast zie je de pulsar, rechtsboven, en de staart, die maar liefst 4,2 lichtjaren lang is. De Fermi gammasatelliet zag ‘m voor het eerst in 2009. De pulsar moet volgens berekeningen ongeveer een half miljoen jaar oud zijn. Het vreemde aan de staart van PSR J0357 is dat ‘ie qua eigenschappen afwijkt van de staarten van andere pulsars. Bij de meeste ‘staart-pulsars’ is er sprake van een soort van boeggolf, die ontstaat als de pulsar zich voortbeweegt door het interstellaire medium en daar in botsing komt met gas en stof. De gegevens die de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra heeft opgehoest van PSR J0357 laten echter zien dat er van een boeggolf geen sprake kan zijn. Zo verliest de roterende pulsar minder energie aan z’n staart dan andere pulsars. Ook is de röntgenstraling van de staart van PSR J0357 het helderst aan het uiteinde en niet – zoals bij de andere staart-pulsars – aan de kop van de staart. Die heldere punten linksonder in de staart zijn overigens lichtbronnen, die vermoedelijk geen verband houden met PSR J0357. Verder onderzoek aan deze bijzondere staart-pulsar moet de sterrenkundigen meer vertellen wat er precies aan de hand is. :bron: Bron: Chandra.

Fermi ziet dubbele gamma-uitbarsting in bizar dubbelstersysteem


Sterrenkundigen hebben met behulp van de Fermi gammasatelliet een dubbele uitbarsting in gammalicht waargenomen, veroorzaakt door een botsing van een pulsar met materiaal dat door een nabije ster was uitgeworpen. De pulsar, genaamd PSR B1259-63, in het sterrenbeeld Zuiderkruis (Crux) op een afstand van 8000 lichtjaar, draait in 3,4 jaar rondjes om de ster LS 2883. Pulsars zijn snel ronddraaiende objecten, die het overblijfsel zijn van zware sterren, wiens buitenlagen na een kort maar heftig leven in een supernova zijn weggeblazen. De overgebleven kern in het geval van PSR B1259-63 is zo’n 20 km groot, telt twee zonmassa op de weegschaal en draait maar liefst 21 keer per seconde om z’n as. LS 2883 is een hete blauwe Be-ster, maar liefst 24 keer zo zwaar en 9 keer zo groot als onze zon en omgeven door een grote gasschijf. De pulsar heeft een sterk eccentrische baan om de ster en op 15 december 2010 bereikte de pulsar z’n perigeum – de kortste nadering tot de ster, een afstand van bijna 100 miljoen km. Zoals je op de afbeelding hierboven ziet ging de pulsar tot twee keer toe door de gasschijf van LS 2883: de eerste keer in nov/dec 2010, de tweede keer jan/feb 2011. De eerste keer leverde een lichte gamma-uitbarsting op, de tweede keer een sterke uitbarsting, beiden waargenomen door Fermi. Het is niet de eerste keer dat men zo’n duo-uitbarsting in gammalicht waarneemt. In 2006 werd het waargenomen in hetzelfde dubbelstersysteem met de Europese XMM-Newton satelliet. De afgelopen dubbele uitbarsting was dus ook verwacht en bleek inderdaad plaats te vinden. In de video hieronder meer info over deze bijzondere gebeurtenis:

In 2014 is het volgende perigeum en men hoopt dan te kunnen verklaren waarom de tweede gamma-uitbarsting zoveel krachtiger was dan de eerste. :bron: Bron: NASA.

IceCube produceert eerste kaart kosmische straling zuidelijke hemel

Met behulp van ‘s wereld grootste neutrinodetector IceCube, een verzameling van 2,5 km lange kabels vol met optische sensoren in het ijs van de Zuidpool, zijn natuurkundigen erin geslaagd om voor het eerst een kaart van de zuidelijke sterrenhemel te produceren waarop te zien is waar de kosmische straling precies vandaan komt (zie afbeelding hierboven). IceCube is eigenlijk gemaakt om neutrino’s vanuit het heelal te detecteren, maar Marcos Santander (Universiteit van Wisconsin-Madison) en zijn team gebruikten de sensoren om de kosmische straling in kaart te brengen. Als een hoogenergetisch deeltje van de kosmische straling bij de aarde komt kan ‘ie botsen met deeltjes in de atmosfeer. Daardoor worden muonen geproduceerd en met de sensoren van IceCube kunnen ze de zogenaamde Čerenkov-straling van die muonen detecteren. In de periode dat de kosmische straling werd bestudeerd – tussen 2007 en 2009 - bestond IceCube nog maar uit 59 kabels met sensoren. December vorig jaar was IceCube voltooid en hingen er 86 lange kabels in het ijs. De geproduceerde kosmische stralingskaart laat zien dat de straling anisotroop is, d.w.z. dat er duidelijke verschillen in intensiteit zijn. Er zijn gebieden waar veel straling afkomstig is, de rood-gele gebieden, en er zijn gebieden met minder straling, welke groen-blauw gekleurd zijn. Santander’s groep denkt dat de hotspots ontstaan door pulsars, welke zich tussen 150 en 300 parsec (1 pc=3,21 lichtjaar) afstand van de aarde bevinden. Nader onderzoek met de voltooide IceCube moet dat beeld bevestigen. :bron: Bron: Physics World.

Fermi ziet gammauitbarstingen in de Krabnevel

De Krabnevel (M1)

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Large Area Telescope (LAT) aan boord van NASA’s gammasatelliet Fermi twee enorme uitbarstingen van gammastraling in de Krabnevel gezien. Deze nevel is een restant van de supernova, die in 1054 uitbarstte en die toen door waarnemers in China en het Midden-Oosten werd gezien. De Krabnevel ligt in het sterrenbeeld Stier (Taurus) en is een dankbaar object voor amateur-sterrenkundigen om te bekijken door een (kleine) telescoop. Kometenjager Charles Messier zag de nevel in 1771 en hij classificeerde ‘m als nr. 1 in z’n lijst van objecten die op kometen lijken. Het oplichten van de nevel wordt veroorzaakt door straling die afkomstig is van de pulsar in het midden, het ruim 20 km grote overblijfsel van de kern van de ster die de supernova veroorzaakte en die 33 keer per seconde rond z’n as wentelt. Energierijke electronen en positronen van de pulsar reageren met magnetische velden en lage energie fotonen – een proces dat de zogenaamde synchrotronstraling oplevert – en dat levert de beroemde grillige structuren in de Krabnevel op. De nevel zend gewoonlijk al gammastraling uit, maar onlangs detecteerde de LAT twee uitbarstingen, die zeer heftig waren en die ieder enkele dagen duurden. Ook hier zijn electronen en positronen de bron, maar hun energie is enorm: 10 peta-electronvolt (10 biljoen eV), da’s 1000 keer meer dan de Large Hadron Collider van CERN kan produceren. De vraag is hoe de pulsar in de Krabnevel in staat is dergelijke gammauitbarstingen op te hoesten. Sterrenkundigen weten dat op dit moment nog niet, maar ze gaan het verder onderzoeken. :bron: Bron: Eurekalert.

Radiotelescoop Westerbork versterkt door Apertif

De met Apertif waargenomen pulsars

Sterrenkundigen van ASTRON hebben, door tegelijkertijd twee pulsars te detecteren die ver van elkaar aan de hemel staan, de bruikbaarheid aangetoond van nieuwe ontvanger-technologie waarvan verwacht wordt dat die een grote verandering teweeg zal brengen in de radiosterrenkunde. Dit resultaat is onderdeel van de ontwikkeling van een nieuwe groothoek radiocamera, Apertif genaamd, voor de Westerbork Synthesis Radio Telescoop (WSRT). Het resultaat luidt een nieuw tijdperk in voor de radiosterrenkunde. Dr. Joeri van Leeuwen, pulsar-onderzoeker bij ASTRON, is erg enthousiast over de nieuwe mogelijkheden: “Deze technologie maakt hele nieuwe onderzoeksmethoden mogelijk. Pulsars horen bij de meest bijzondere en interessante objecten in het heelal; de nieuwe radiocamera maakt het mogelijk om honderden nieuwe pulsars te ontdekken.” Dr. Tom Oosterloo, hoofd van het Apertif project, voegt toe: “Met de nieuwe groothoek camera kunnen waarnemingen dertig keer sneller gedaan worden. Waarnemingen waar we eerder een maand over deden, kunnen we nu in een enkele dag doen! Dit feit zal ongetwijfeld talrijke nieuwe ontdekking mogelijk maken, niet alleen van pulsars, maar ook van sterrenstelsels, en andere tot nu toe onbekende soorten objecten.” De illustratie toont de nieuwe mogelijkheden van Apertif: De cirkels geven de positie aan de hemel aan van de twee pulsars – snel roterende neutronensterren, die bundels radiostraling de ruimte insturen - die tegelijkertijd gedetecteerd zijn met Apertif. Ze staan ongeveer zeven keer zover uit elkaar als de grootte van de maan, Ook aangegeven is het tijdsprofiel van de twee pulsars. :bron: Bron: Astron.

Sterrenkundigen ontdekken record-neutronenster

De witte dwerg (voorgrond) zorgt voor vertraging van de radiopulsen van neutronenster PSR J1614-2230

Het blijft records regenen in de sterrenkunde. Hadden we vorige week dat sterrenstelsel dat 13,1 miljard lichtjaar van ons verwijderd is, nu weer een nieuwe ontdekking met record-potentie, namelijk van een neutronenster die met een geschatte massa van 1,97 zonmassa’s de zwaarste tot nu bekende neutronenster is. Het gaat om PSR J1614-2230, een 20 km groot bolletje op 3000 lichtjaar afstand. Bijna twee zonmassa’s in zo’n klein volume betekent natuurlijk een enorme dichtheid en dat blijkt wel uit het feit dat één theelepel neutronenster, bestaande uit zeer compact opeengestapelde neutronen, wel 100 miljoen ton weegt. 8-O Dàt we afweten van het bestaan van PSR J1614-2230 komt omdat de neutronenster ook een pulsar is, d.w.z. dat ‘ie naar twee kanten toe smalle bundels radiostraling de ruimte inslingert en dat de aarde toevallig in de richting van één van die bundels ligt. Zou de aarde net naast zo’n bundel liggen, dan zou niemand van het bestaan van PSR J1614-2230 hebben afgeweten. Dàt we afweten van de massa van PSR J1614-2230 komt omdat òm de neutronenster ook een ander – minder compact – object draait, namelijk een witte dwerg. Die heeft de massa van ongeveer de zon, maar dan gepropt in een volume als dat van de aarde. Zoals je in de afbeelding ziet worden de radiopulsen van PSR J1614-2230 vertraagd door de witte dwerg en het is op basis van waarnemingen aan deze vertraging, gedaan door een team sterrenkundigen onder leiding van Scott Ransom (National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville, VS), dan men de massa van PSR J1614-2230 precies kon berekenen. De meeste neutronensterren zijn rond de 1,4 zonmassa zwaar en de tot nu toe zwaarste neutronenster was 1,67 keer zo zwaar als onze zon. PSR J1614-2230 is 20% zwaarder en zo heb je altijd weer baas boven baas. :bron: Bron: Space.com.

De natuur heeft een voorkeur voor het getal 1

De Wet van Benford komt in de natuur voor

De natuur schijnt merkwaardig genoeg een voorkeur te hebben voor het getal 1. In 1938 publiceerde de natuurkundige Frank Benford een artikel, waarin hij het verschijnsel beschrijft dat in een verzameling getallen de meeste van die getallen met een 1 beginnen. Oorspronkelijk was dit idee in de 19e eeuw al naar voren gebracht door de sterrenkundige Simon Newcomb. Benford toonde aan dat de kans dat in een reeks getallen een getal met een D begint gelijk is aan log10(1 + 1/D). De kans dat het een 1 is bedraagt 30,1%, een 2 17,6% en een 3 is 12,5%. Onlangs heeft een drietal wetenschappers onder leiding van seismoloog Malcolm Sambridge uit Australië 15 verzamelingen bekeken van data uit diverse wetenschapsdisciplines en daaruit kwam naar voren dat de wet van Benford daadwerkelijk geldt in de natuur. In de sterrenkunde keken ze bijvoorbeeld naar gegevens van de hoeveelheid fotonen die verre gammabronnen uitstralen, zoals waargenomen door de Fermi satelliet (zie afbeelding), en naar de rotatiesnelheid van pulsars. Andere datsets betroffen bijvoorbeeld de hoeveelheid door ziektes getroffen mensen en de diepte van de epicentra van aardbevingen. Allen bleken ruwweg de wet van Benfordte volgen. Opmerkelijk was dat in het geval van de aardbevingen uit de gegevens een zeer kleine aardbeving tevoorschijn kwam die moest hebben plaatsgevonden in Australië ten tijde van de grote tsunami die december 2004 plaatsvond. Die was op dat moment kennelijk niemand opgevallen, maar hij was wel degelijk gebeurd. :bron: Bron: New Scientist.

Zijn de meeste pulsars eigenlijk ‘slapende’ magnetars?

Impressie van SGR 0418+5729

Met de ontdekking van uitbarstingen van röntgen- en gammastraling afkomstig van de pulsar SGR 0418+5729 hebben sterrenkundigen voor het eerst iets waargenomen wat je een soort van slapende magnetar kan noemen. Laat ik eerst even die termen allemaal uitleggen voordat de helft van de lezers afhaakt. Pulsars zijn snel ronddraaiende neutronensterren, die vanaf hun magnetische polen bundels hoge energie uitzenden en die als ware kosmische vuurtorens naar twee richtingen slingeren. Neutronensterren zijn weer de compacte kernen, die overblijven als zware sterren (8-25 zonmassa) als supernova exploderen. Magnetars tenslotte zijn een bijzonder soort pulsars, namelijk degenen met een langere rotatieperiode, welke geregeld kortdurende uitbarstingen van röntgen- en gammastraling hebben, 10 tot 100 keer sterker dan wat pulsars normaal uitzenden. Normaal gesproken ontlenen pulsars hun vermogen straling uit te zenden aan de rotatie. Magnetars daarentegen, waar er nu 15 van ontdekt zijn, genereren die uitbarstingen uit het enorm sterke magnetische dipoolveld dat ze hebben. Het magnetisch veld van gewone pulsars is al een miljoen keer sterker dan het sterkste veld dat op aarde kan worden geproduceerd, dat van magnetars is met z’n 1014–1015 Gauss weer 100 tot 1000 keer krachtiger. Afijn, bij SGR 0418+5729 hebben ze met behulp van een bataljon instrumenten (de satellieten XMM-Newton, Chandra, RXTE en Swift) uitbarstingen met een periode van 9 seconden in röntgenlicht gezien en met de intensiteit van magnetars, maar het gemeten magnetische veld is vergelijkbaar met dat van gewone pulsars. Sterrenkundigen denken nu dat SGR 0418+5729 in feite een soort van slapende of verborgen magnetar is, eentje die wel een sterk magnetisch veld heeft, maar dat verborgen is onder z’n oppervlak. Wellicht dat dat veld op een gegeven moment ‘wakker wordt’ en dat vanaf dat moment sprake is van een echte magnetar. :bron: Bron: ESA.

Switch to our mobile site