Met een opmerkelijke waarnemingscampagne waarbij twaalf telescopen op de grond en in de ruimte betrokken waren, waaronder drie faciliteiten van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), hebben astronomen het vreemde gedrag blootgelegd van een pulsar – een supersnel ronddraaiende dode ster. Van dit raadselachtige object is bekend dat het bijna doorlopend wisselt tussen twee helderheidstoestanden, iets wat tot nu toe een mysterie was. Astronomen hebben nu echter ontdekt dat de eigenaardige omschakelingen worden veroorzaakt door plotselinge kortstondige uitstoten van materie vanuit de pulsar.
Deze artist’s impression toont de pulsar PSR J1023+0038 die gas ‘steelt’ van zijn begeleidende ster. Dit gas hoopt zich op in een schijf rond de pulsar, valt langzaam naar deze toe en wordt uiteindelijk als een smalle bundel uitgestoten. Daarnaast waait er een wind van deeltjes weg van de pulsar, hier voorgesteld door een wolk van heel kleine puntjes. Deze wind botst met het invallende gas en verhit het, waardoor het stersysteem een heldere bron van röntgenstraling en ultraviolet- en zichtbaar licht wordt. Uiteindelijk worden klodders van dit hete gas door de bundel verdreven en keert de pulsar terug naar de oorspronkelijke, zwakkere toestand, waarna de cyclus zich herhaalt. Waarnemingen hebben laten zien dat deze pulsar om de paar seconden of minuten onophoudelijk tussen deze beide toestanden omschakelt. Credit: ESO/M. Kornmesser
‘We zijn getuige geweest van uitzonderlijke kosmische verschijnselen waarbij enorme hoeveelheden materie, vergelijkbaar met kosmische kanonskogels, binnen een zeer korte tijdspanne van tientallen seconden de ruimte in worden gelanceerd door een klein, compact hemellichaam dat met ongelooflijk hoge snelheden ronddraait,’ zegt Maria Cristina Baglio, onderzoeker aan de New York University in Abu Dhabi, gelieerd aan het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica (INAF), en hoofdauteur van het artikel dat vandaag in Astronomy & Astrophysics is gepubliceerd.
Een pulsar is een snel roterende, magnetische, dode ster die een bundel elektromagnetische straling de ruimte in zendt. Tijdens het draaien zwiept deze bundel in het rond, net als de lichtbundel van een vuurtoren. Steeds wanneer zo’n bundel kortstondig onze kant op is gericht, kan hij door astronomen worden gedetecteerd. Hierdoor lijkt het alsof de ster pulseert.
PSR J1023+0038, kortweg J1023, is een speciaal soort pulsar die bizar gedrag vertoont. Hij bevindt zich op ongeveer 4500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Sextans en draait om een andere ster. De afgelopen tien jaar heeft de pulsar actief materie aan zijn begeleider onttrokken. Deze materie hoopt zich op in een schijf rond de pulsar, van waaruit zij langzaam naar deze toe valt.
Vanaf het moment dat de opeenhoping van materie op gang kwam, verdween de rondzwiepende bundel bijna helemaal en begon de pulsar steeds tussen twee modes te switchen. In de ‘hoge’ modus zendt de pulsar heldere röntgenstraling, ultraviolet en zichtbaar licht uit, terwijl hij in de ‘lage’ modus zwakker is op deze golflengten en meer radiogolven uitzendt. De pulsar kan enkele seconden of minuten in elke modus blijven en dan binnen enkele seconden omschakelen naar de andere modus. Astronomen hadden tot nu toe geen verklaring voor dit raadselachtige gedrag.
‘Onze baanbrekende waarnemingscampagne om het gedrag van deze pulsar te begrijpen, werd uitgevoerd met twaalf geavanceerde telescopen op de grond en in de ruimte’, zegt Francesco Coti Zelati, onderzoeker aan het Institute of Space Sciences in Barcelona, Spanje, en mede-hoofdauteur van het onderzoeksartikel. Bij de campagne waren ESO’s Very Large Telescope (VLT) en New Technology Telescope (NTT) betrokken, die zichtbaar en nabij-infrarood licht detecteerden, evenals de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waarin ESO partner is. In juni 2021 hebben ze gedurende twee nachten meer dan 280 omschakelingen tussen hoge en lage modus van het stersysteem geregistreerd.
‘We hebben ontdekt dat de modus-omschakeling voortkomt uit een ingewikkeld samenspel tussen de pulsarwind – een stroom van energierijke deeltjes die van de pulsar wegwaait – en materie die naar de pulsar toe stroomt,’ zegt Coti Zelati, die eveneens verbonden is aan INAF.
In de lage modus wordt de materie die naar de pulsar toe stroomt uitgestoten in een smalle bundel die loodrecht op de schijf staat. Geleidelijk hoopt deze materie zich steeds dichter bij de pulsar op en komt daarbij in botsing met de wind die van de pulserende ster wegwaait, waardoor de materie wordt verhit. Het systeem bevindt zich dan in de hoge modus en is een heldere bron van röntgenstraling, ultraviolet-straling en zichtbaar licht. Uiteindelijk worden de klodders hete materie door de rondzwiepende bundel van de pulsar weggeblazen. Met minder hete materie in de schijf gloeit het stersysteem minder fel en schakelt het terug naar de lage modus.
Hoewel het mysterie van het vreemde gedrag van J1023 daarmee is opgelost, kunnen astronomen nog veel leren van dit unieke stersysteem, en de telescopen van ESO zullen hen blijven helpen bij het waarnemen van deze bijzondere pulsar. Met name ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), die momenteel in Chili wordt gebouwd, zal meer inzicht kunnen geven in de omschakelingen van J1023. ‘Met de ELT kunnen we meer te weten komen over hoe de dichtheid, verdeling, dynamica en energiebalans van de instromende materie rond de pulsar door de modus-schakelingen worden beïnvloed,’ concludeert Sergio Campana, onderzoeksdirecteur bij het INAF Brera Observatorium en mede-auteur van het onderzoeksartikel. Bron: ESO.
Weer een heerlijk bombarie filmpje van ESA. Laten we zeggen dat het een prima theorie is. Het viel me wel op dat het oorspronkelijke artikel Bol staat met het woord “assume” (21x). Dus als al die aannames t.z.t. door Femke worden bevestigd dan heeft men dit mysterie pas echt opgelost….. neem ik aan 😀