Astronomen ontdekten de helderste radiopulsar buiten ons melkwegstelsel

Wanneer een ster explodeert en sterft in een supernova, krijgt deze een nieuw soort leven.

Pulsars zijn de extreem snel roterende objecten die overblijven nadat massieve sterren hun brandstofvoorraad hebben uitgeput. Ze zijn extreem dicht, met een massa die lijkt op de zon, gepropt in een gebied zo groot als een grote stad.

Pulsars zenden bundels radiogolven uit vanaf hun polen. Terwijl die stralen over de aarde strijken, kunnen we snelle pulsen wel honderden keren per seconde detecteren. Met deze kennis zijn wetenschappers altijd op zoek naar nieuwe pulsars binnen en buiten ons Melkwegstelsel.

In onderzoek gepubliceerd deze week in de Astrophysical Journal, we beschrijven onze bevindingen over de meest lichtgevende radiopulsar die ooit buiten de Melkweg is ontdekt.

Deze pulsar, genaamd PSR J0523-7125, bevindt zich in de Grote Magelhaense Wolk - een van onze naaste naburige sterrenstelsels - en is meer dan tien keer helderder dan alle andere radiopulsars buiten de Melkweg. Het kan zelfs helderder zijn dan die erin.

Waarom is PSR J0523-7125 niet eerder ontdekt?

Er zijn meer dan 3,300 radiopulsars bekend. Hiervan bevindt 99 procent zich in onze melkweg. Velen werden ontdekt met de beroemde Parkes-radiotelescoop van CSIRO, Murriyang, in Nieuw-Zuid-Wales.

Er zijn ongeveer 30 radiopulsars gevonden buiten ons melkwegstelsel, in de Magelhaense Wolken. Tot nu toe weten we er geen meer verre sterrenstelsels.

Astronomen zoeken naar pulsars door te zoeken naar hun kenmerkende herhalende signalen in radiotelescoopgegevens. Dit is een rekenintensieve taak. Het werkt meestal, maar deze methode kan soms mislukken als de pulsar ongebruikelijk is: zoals erg snel, erg langzaam of (in dit geval) als de puls erg breed is.

Een zeer brede puls vermindert de kenmerkende "flikkerende" astronomen waarnaar astronomen zoeken, en kan de pulsar moeilijker te vinden maken. We weten nu dat de PSR J0523-7125 een extreem brede bundel heeft en dus aan detectie ontsnapt.

De Grote Magelhaense Wolk is de afgelopen 50 jaar verschillende keren verkend door de Parkes-telescoop, en toch was deze pulsar nog nooit gezien. Dus hoe hebben we het kunnen vinden?

Er komt een ongebruikelijk object naar voren in ASKAP-gegevens

Pulsar-stralen kunnen zeer circulair gepolariseerd zijn, wat betekent dat het elektrische veld van lichtgolven in een cirkelvormige beweging roteert terwijl de golven er doorheen reizen ruimte. Dergelijke circulair gepolariseerde signalen zijn zeer zeldzaam en worden meestal alleen uitgezonden door objecten met zeer sterke magnetische velden, zoals pulsars of dwergsterren.

We wilden ongebruikelijke pulsars lokaliseren die moeilijk te identificeren zijn met traditionele methoden, dus gingen we op zoek door specifiek circulair gepolariseerde signalen te detecteren.

Onze ogen kunnen geen onderscheid maken tussen gepolariseerd en ongepolariseerd licht. Maar de ASKAP-radiotelescoop, eigendom van en geëxploiteerd door het Australische nationale wetenschapsbureau CSIRO, heeft het equivalent van: gepolariseerde zonnebril die circulair gepolariseerde gebeurtenissen kan herkennen.

Bij het bekijken van gegevens van onze ASKAP Variabelen en langzame transiënten (VAST) onderzoek merkte een student een circulair gepolariseerd object op nabij het centrum van de Grote Magelhaense Wolk. Bovendien veranderde dit object in de loop van enkele maanden van helderheid: nog een zeer ongebruikelijke eigenschap die het uniek maakte.

Dit was onverwacht en opwindend, aangezien er geen bekende pulsar of dwergster op deze positie was. We dachten dat het object iets nieuws moest zijn. We hebben het waargenomen met veel verschillende telescopen, op verschillende golflengten, om te proberen het mysterie op te lossen.

Afgezien van de Parkes (Murriyang) telescoop, gebruikten we de op de ruimte gebaseerde Neil Gehrels Swift-observatorium (om het te observeren bij röntgengolflengten) en de Gemini telescoop in Chili (om het op infrarode golflengten waar te nemen). Toch hebben we niets ontdekt.

Het object kan geen ster zijn, aangezien sterren zichtbaar zouden zijn in optisch en infrarood licht. Het was onwaarschijnlijk dat het een normale pulsar was, aangezien de pulsen door Parkes zouden zijn gedetecteerd. Zelfs de Gemini-telescoop gaf geen antwoord.

Uiteindelijk wendden we ons tot de nieuwe, hooggevoelige MeerKAT radiotelescoop in Zuid-Afrika, eigendom van en geëxploiteerd door het South African Radio Astronomy Observatory. Waarnemingen met MeerKAT onthulden dat de bron inderdaad een nieuwe pulsar is, PSR J0523-7125, die ronddraait met een snelheid van ongeveer drie omwentelingen per seconde.

Hieronder zie je het MeerKAT-beeld van de pulsar met gepolariseerde "zonnebril" aan (links) en uit (rechts). Als je de schuifregelaar verplaatst, zul je merken dat de PSR J0523-7125 het enige heldere object is als de bril op is.

Onze analyse bevestigde ook de locatie binnen de Grote Magelhaense Wolk, op ongeveer 160,000 lichtjaar afstand. We waren verrast toen we ontdekten dat PSR J0523-7125 meer dan tien keer helderder is dan alle andere pulsars in dat sterrenstelsel, en mogelijk de helderste pulsar die ooit is gevonden.

Wat nieuwe telescopen kunnen doen?

De ontdekking van PSR J0523-7125 demonstreert ons vermogen om "ontbrekende" pulsars te vinden met behulp van deze nieuwe techniek.

Door deze methode te combineren met de mogelijkheden van ASKAP en MeerKAT, zouden we andere soorten extreme pulsars moeten kunnen ontdekken, en misschien zelfs andere onbekende objecten die zijn moeilijk uit te leggen.

Extreme pulsars zijn een van de ontbrekende stukken in het uitgebreide beeld van de pulsarpopulatie. We zullen er meer moeten vinden voordat we pulsars echt kunnen begrijpen in het kader van de moderne natuurkunde.

Deze ontdekking is nog maar het begin. ASKAP heeft nu zijn proefonderzoeken afgerond en zal naar verwachting later dit jaar volledig operationeel zijn. Dit zal de weg vrijmaken voor nog meer ontdekkingen, wanneer de wereldwijde BE (vierkante kilometer array) telescoopnetwerk begint in de niet al te verre toekomst te observeren.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Image Credit: Artist's impression van de PSR J0523-7125 in de Grote Magelhaense Wolk. Carl Knox, ARC Center of Excellence voor Gravitational Wave Discovery (OzGrav), auteur voorzien

• Coinsmart. Europa's beste Bitcoin- en crypto-uitwisseling.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. GRATIS TOEGANG.
• CryptoHawk. Altcoin-radar. Gratis proefversie.
• Bron: https://singularityhub.com/2022/05/05/astronomers-discovered-the-brightest-radio-pulsar-outside-our-galaxy/