Astronomen nemen voor het eerst sterk magnetische neutronenster met jets waar

26 september 2018

Een team astronomen onder leiding van Jakob van den Eijnden van de Universiteit van Amsterdam heeft met het Very Large Array observatorium voor het eerst een sterk magnetische neutronenster waargenomen die jets produceert. Het resultaat wordt deze week online gepubliceerd in Nature.

Jets zijn energierijke plasmastromen die met hoge snelheid uit de directe omgeving van gas opslokkende (accreterende) begeleidende sterren, zwarte gaten of neutronensterren de ruimte in worden geblazen. Wat blijkt: radiostraling gedraagt zich tijdens de uitbarsting bij een sterk magnetische neuronenster precies zoals in jets die bekend zijn van andere bronnen, zoals zwarte gaten, of neutronensterren met een zwak magneetveld.

Nooit eerder waargenomen

Het team publiceerde vorig jaar al twee artikelen waarin aannemelijk werd gemaakt dat een neutronenster met jets tot de mogelijkheden zou behoren. Dit hoewel het volgens de theorie niet kan. Jets zijn al tientallen jaren bekend. Maar tot nu toe waren ze nog nooit gezien bij neutronensterren met een sterk magneetveld. De heersende overtuiging was dat het sterke magneetveld de vorming van plasmastromen tegenhoudt doordat het gas niet dicht genoeg bij de neutronenster kan komen. 

Belangrijk voor ruimte en sterren

Jets zijn belangrijk omdat ze grote hoeveelheden materie de ruimte in spuwen, wat een grote impact kan hebben op de directe omgeving. Daarbij spelen jets mogelijk ook een grote rol in de evolutie van röntgendubbelsterren. Het is daarom van groot belang om te begrijpen hoe jets worden geproduceerd en hoeveel materie ze precies de ruimte in blazen.

Onderzoeksobject: Swift J0243

Van den Eijnden promovendus bij het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde  (UvA)) en collega’s bestudeerden Swift J0243, in oktober 2017 ontdekt, met de VLA-radiotelescoop in New Mexico, VS, en de Swift-röntgensatelliet. ’Het radiospectrum van Swift J0243 is hetzelfde als in jets van andere bronnen en verandert op dezelfde manier,’ zegt Van den Eijnden. ‘De radiohelderheid volgt bovendien de helderheid van het invallende gas zoals ook elders wordt gezien. We hebben dus echt voor het eerst een jet waargenomen van een neutronenster met een sterk magneetveld.’

Nieuw onderzoeksveld

De bestaande theorieën, die zeggen dat dit onmogelijk is, kunnen dus overboord. Maar het resultaat sluit wel mooi aan bij een recent ontwikkeld model. Daarin wordt de vorming van jets op een heel andere manier voorspeld en is het magneetveld geen probleem. De ontdekking opent een heel nieuw onderzoeksveld. ‘We kunnen bijvoorbeeld nu gaan testen of de draaisnelheid van een object bepaalt hoe sterk de jets zijn; veel jet-modellen voorspellen dit maar tot nu toe is daar nog geen sterk bewijs voor gevonden,’ zegt tweede auteur Nathalie Degenaar (UvA).

Verder onderzoek nodig

Van den Eijnden won onlangs een UvA-lustrumbeurs waarmee hij op werkbezoek naar de Verenigde Staten kan. Daar wil hij tijdens de tweede helft van zijn promotieonderzoek verder gaan met het opsporen van jets bij sterk magnetische neutronensterren. ‘We willen begrijpen hoe de jets werken; we hebben immers de bestaande theorieën ontkracht, maar dat betekent niet dat we meteen snappen hoe het dan wél werkt.’

Publicatie

An evolving jet from a strongly-magnetised accreting X-ray pulsar. J. van den Eijnden, N. Degenaar, T.D. Russell, R. Wijnands, J.C.A. Miller-Jones, G.R. Sivakoff, J.V. Hernandez-Santisteban. Online in Nature, 27 september 2018.

Bron: NOVA

Gepubliceerd door  Faculteit Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica