Magnetars veroorzaken waarschijnlijk snelle radioflitsen

Artistieke weergave van de magnetar (linksboven) die op 24 mei twee snelle radioflitsen uitzond. De flitsen werden opgevangen door een telescoop van ASTRON in Westerbork. (c) Danielle Futselaar, artsource.nl

Een internationaal team van wetenschappers met daarbij Nederlandse sterrenkundigen vermoedt dat magnetars de bron zijn van zogenoemde snelle radioflitsen. Ze volgden vier weken lang een sterk-magnetische neutronenster in onze Melkweg en vingen twee snelle radioflitsen op. De sterrenkundigen publiceren hun bevindingen maandagavond in Nature Astronomy.

Astronomen onderzoeken al meer dan tien jaar het fenomeen van de snelle radioflitsen (in het Engels fast radio bursts genoemd). Deze opmerkelijk heldere, maar extreem korte flitsen van radiogolven bereiken de aarde meestal vanuit sterrenstelsels die zich miljarden lichtjaren bij ons vandaan bevinden. Daardoor was het tot nu toe onduidelijk hoe deze flitsen precies werden veroorzaakt.

In april 2020 werd echter voor het eerst een snelle radioflits gedetecteerd die uit onze eigen Melkweg moest komen. De flits kwam van SGR 1935+2154 in het sterrenbeeld Vos (Vulpecula) op slechts 25.000 lichtjaar van de aarde. SGR 1935+2154 is een zogeheten magnetar. Dat is een neutronenster met een sterk magnetisch veld.

Omdat één enkele flits nog geen hard bewijs is, besloot een team van wetenschappers onder leiding van Franz Kirsten (Chalmers University, Zweden) vier van de beste radiotelescopen van Europa op SGR 1935+2154 te richten. Het gaat om een telescoop van ASTRON in Westerbork, twee telescopen bij het Onsala Space Observatory in Chalmers (Zweden) en een telescoop in Toru, Polen.

Op 24 mei, om 23.19 uur ving de telescoop van ASTRON twee snelle radioflitsen op van elk een milliseconde lang en 1,4 seconden na elkaar. Mede-onderzoeker Kenzie Nimmo (ASTRON en Universiteit van Amsterdam) zegt daarover: “De flitsen leken sterk op de fast radio bursts die we vanuit het verre heelal kennen. Die van ons zijn alleen minder intens.”

Teamlid Marc Snelders (UvA) vult aan: “Net als de verre flitsers lijkt SGR 1935+2154 willekeurig te flitsen en met grote variatie in helderheid. De helderste flitsen van deze magnetar zijn minstens tien miljoen keer zo fel als de minst felle uitbarstingen.”

De onderzoekers vermoeden dat de uitbarsting van 24 mei ontstond door een grote verstoring in de magnetosfeer, dichtbij het oppervlak van de neutronenster. Andere mogelijke verklaringen, zoals schokgolven verder bij de ster vandaan, lijken minder waarschijnlijk.

Het onderzoeksteam wil in de toekomst SGR 1935+2154 met radiotelescopen in de gaten blijven houden. Ook willen ze andere nabije magnetars bestuderen om erachter te komen hoe precies deze extreme sterren hun korte uitbarstingen van straling bewerkstelligen. Teamlid en fastradioburst-specialist Jason Hessels (ASTRON en UvA) legt uit: “We vermoeden nu dat de fast radio bursts buiten ons eigen sterrenstelsel ook door magnetars worden veroorzaakt. Als dat het geval is, dan creëren de magnetars radiogolven die constant door het universum zigzaggen. En het mooie is dat veel van deze golven binnen het bereik liggen van telescopen met een bescheiden formaat, zoals die van ons.” Dit bericht is een aanvulling op ons eerdere bericht hierover. Bron: Astronomie.nl.

Voor het eerst is de afstand tot een snelle radioflitser direct gemeten

Impressie van een magnetar. Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Sterrenkundigen zijn erin geslaagd om voor het eerst een directe meting te maken van de afstand van een snelle radioflitser. Dat deden ze met de Very Long Baseline Array (VLBA), een serie aaneengeschakelde radiotelescopen in de VS. Het gaat om ‘Fast Radio Burst’ (FRB) XTE J1810-197, die al in 2003 werd ontdekt, maar waarvan pas recent werd vastgesteld dat ‘ie in onze eigen Melkweg gelegen is (niet te verwarren  met de snelle radioflitser SGR 1935+2154, waarvan óók onlangs bleek dat ‘ie in de Melkweg ligt). Het gaat om een neutronenster met een extreem krachtig magnetisch veld, een magnetar genaamd. Met de VLBA konden ze de parallax van de magnetar bepalen, een klassieke methode met eenvoudige trigonometrie om nabije afstanden van objecten te bepalen. Hierbij maakt men gebruik van de baan van de aarde, die op één moment in het jaar een verschillende positie van de magnetar laat zien ten opzichte van een half jaar later (zie de afbeelding hieronder).

Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Daarmee konden ze zien dat de magnetar iets verschuift ten opzichte van verder weg staande sterren in de loop van een jaar. De afstand tot XTE J1810-197 die hiermee kon worden bepaald bedraagt ongeveer 8100 lichtjaar, ruim binnen de ‘grenzen’ van ons Melkwegstelsel. Dat betekent dat de magnetar die deze kortstondige radioflits heeft veroorzaakt goed onderzocht kan worden. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan de magnetar in ons Melkwegstelsel, verschenen in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Eurekalert.

Wellicht is voor het eerst een snelle radioflits waargenomen IN het Melkwegstelsel

Impressie van een magnetar. Credit:
ESO/L. Calçada

Tot nu toe waren alle snelle radioflitsen (Engels: Fast Radiobursts, FRB’s) die zijn waargenomen afkomstig van buiten het Melkwegstelsel, 111 stuks volgens deze catalogus. Maar het zou kunnen dat er recent ook voor het eerst eentje is waargenomen in ons Melkwegstelsel. Op 28 april om 16u:34m:33s Nederlandse tijd zag de Canadese radiotelescoop CHIME (‘Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment’) een zeer kortstondige uitbarsting van radiostraling. Die kwam vanuit de richting van de een welbekende gammabron, SGR 1935+2154 (SGR staat voor ‘soft gamma repeater’). Dat is vermoedelijk een magnetar, een snel ronddraaiende neutronenster met een zeer krachtig magnetisch veld. SGR 1935+2154 staat 30.000 lichtjaar van ons vandaan in de richting van het sterrenbeeld Vosje (Vulpecula).

Op 27 april, dus een dag voor de radiouitbarsting, was al gezien dat SGR 1935+2154 gamma- en röntgenstraling begon uit te stoten, waargenomen door zeven instrumenten, waaronder de Swift en Agile ruimtetelescopen en NICER, dat verbonden is aan het ISS (zie de tweet hierboven over die waarneming). En toen zag CHIME de snelle radioflits een dag later, weliswaar aan de rand van z’n beeldveld – zeg maar in z’n ooghoek – hieronder de waarneming, die twee korte pieken van 5 milliseconde breed vertoont, 30 milliseconde na elkaar .

Credit: Paul Scholz/CHIME.

Met een sterkte van meer dan 1,5 miljoen Jansky per milliseconde was de uitbarsting sterk genoeg om ook vanuit een ander sterrenstelsel waargenomen te kunnen worden. Maar vergeleken met andere snelle radioflitsers was de FRB van SGR 1935+2154 zwak. De uitbarsting was ook gezien met de STARE2 survey. Hieronder een tweet met daarin aangegeven de uitbarsting SGR 1935+2154, die qua sterkte aan de onderkant zit van de groep FRB’s.

Op 3 mei j.l. werd vervolgens nog een korte en sterk gepolariseerde radiouitbarsting waargenomen van SGR 1935+2154 met FAST, de 500 meter radiotelecoop in China, de grootste enkelvoudige radiotelescoop ter wereld, die onlangs in gebruik is genomen – hieronder zie je die uitbarsting in beeld.

Credit: C.F. Zhang et al.

Of de uitbarsting van SGR 1935+2154 ook echt een snelle radioflitser is moet nog worden bevestigd. Zoals gezegd was ‘ie – voor Melkwegbegrippen weliswaar krachtig – voor FRB’s in andere sterrenstelsels een zwakke broeder. Onderzoek moet uitwijzen of het er echt eentje was en of ‘ie ook door een magnetar is uitgezonden. De theorie zegt dat magnetars FRB’s kunnen produceren als door de interactie van hun magnetische veld en zwaartekrachtsveld een soort van sterbeving plaatsvindt en er een stoot radiogolven wordt uitgezonden. Tot nu toe waren alle FRB’s te ver weg om daar precies achter te komen, dus als SGR 1935+2154 echt een snelle radioflits heeft uitgezonden is dat een unieke situatie, die de sterrenkundigen te gelegenheid biedt er eentje van dichtbij te onderzoeken. Bron: Sciencealert.