ASTRON

"Ontbrekend puzzelstuk": live geboorte snel draaiende pulsar

"Ontbrekend puzzelstuk": live geboorte snel draaiende pulsarClick here for a high res image. Klik hier voor een hoge resolutie foto.

Met een internationaal team sterrenkundigen hebben Jason Hessels en Joeri van Leeuwen van ASTRON een uniek dubbelster systeem ontdekt dat het "ontbrekende puzzelstuk" is in de geboorte van de snelst draaiende sterren in ons heelal: milliseconde pulsars. Ze publiceerden deze vondst in het tijdschrift Science op 21 mei.

Pulsars zijn extreem compacte neutronen sterren, die overblijven als zware sterren ontploffen in een supernova. Hun sterke magneetvelden vormen bundels radio straling die als een vuurtoren rondzwiepen. Bij geboorte roteren pulsars enkele tientallen malen per seconde, daarna vertragen ze.

"Vreemd genoeg draaien sommige heel oude pulsars echter honderden keren per seconde rond. We dachten dat die snelle rotatie wordt veroorzaakt doordat een begeleidende ster een draaikolk van materie op de neutronenster dumpt. Pas wanneer er geen materie van de begeleidende ster meer bijkomt, breekt de radio straling door en wordt de sterk versnelde radio pulsar zichtbaar", aldus Van Leeuwen, die de waarnemingen deed waaruit de baan van de dubbelster werd bepaald.

Dit scenario lijkt nu te zijn waargenomen in een dubbelster systeem dat 4000 lichtjaar van ons verwijderd is. Sinds 2007 zoekt het team, opgezet door sterrenkundigen uit Canada (McGill, UBC) en de Verenigde Staten (WvU, NRAO), de hemel af met de Green Bank Telescoop in de VS. In die data ontdekte Anne Archibald van McGill University (Montreal, Canada) een milliseconde pulsar die 592 maal per seconde ronddraait: "Uit archief data bleek op dezelfde positie in 1998 tijdelijk een radio bron te hebben gestaan, terwijl er in 1999 alleen een zon-achtige ster zichtbaar was." In 2000 werd echter plotseling ook een accretie schijf, een draaikolk van materie, gevonden. In 2002 was er geen indicatie meer voor de schijf.

"Dit is het eerste bewijs voor een accretie schijf bij een radio milliseconde pulsar," zegt Hessels, die met de Westerbork telescoop de materieverdeling in het systeem bestudeerde, "We weten dat in andere dubbelster systemen, de zogenoemde LMXBs (lage-massa Röntgen dubbelsterren) snel ronddraaiende neutronensterren en accretie schijven voorkomen, maar daar zie je nooit radio straling. We dachten al dat de neutronensterren in deze LMXBs worden versneld, en dan later radio straling gaan uitzenden als radio pulsar. De ster die we nu gevonden hebben is het ontbrekende evolutionaire puzzelstuk tussen deze twee soorten sterren."

Hoewel het systeem er rond 2000 uitzag als een gebruikelijke LMXB inclusief materie overdracht van de begeleidende ster en accretie schijf, is het nu plotseling zichtbaar als radio pulsar, zonder overdracht of schijf.

Het team onderzocht de dubbelster met de vier grootste radio telescopen ter wereld, inclusief de Westerbork Synthese Radio Telescoop (WSRT) van ASTRON. De WSRT is zeer gevoelig op lange golflengten en heeft daarmee de interactie tussen de neutronenster en de begeleider het best in beeld gebracht: een deel van de verdwenen accretie schijf lijkt nog in het systeem aanwezig. Vanaf 2010 kan het systeem op de langere golflengten van de LOFAR telescoop in nog meer detail worden bestudeerd.

"Dit systeem is een prachtig voorbeeld van de evolutie van milliseconde pulsars," meent Hessels. Van Leeuwen beaamt, "We prijzen ons gelukkig dat we de geboorte van deze milliseconde pulsar live hebben mogen meemaken."

Bijschrift bij foto: Impressie van de radio milliseconde pulsar. Credit: Archibald/van Leeuwen (McGill/ASTRON).

Design: Kuenst.    Development: Dripl.    © 2014 ASTRON