En magnetar vågnede lige efter tre års tavshed

Når stjerner når slutningen af ​​deres hovedsekvens, de gennemgår et gravitationssammenbrud, udstøder deres yderste lag i en supernovaeksplosion. Hvad der er tilbage bagefter er en tæt, spindende kerne, der primært består af neutroner (også kendt som en neutronstjerne), hvoraf kun 3000 vides at eksistere i Mælkevejsgalaksen. En endnu sjældnere undergruppe af neutronstjerner er magnetarer, kun to dusin af dem er kendt i vores galakse.

Disse stjerner er især mystiske, med ekstremt kraftige magnetfelter, der næsten er kraftige nok til at rive dem fra hinanden. Og takket være en ny undersøgelse foretaget af et team af internationale astronomer, det ser ud til, at mysteriet om disse stjerner kun er blevet uddybet yderligere. Ved at bruge data fra en række radio- og røntgenobservatorier, holdet observerede en magnetar sidste år, der havde været i dvale i omkring tre år, og opfører sig nu noget anderledes.

Studiet, med titlen "Revival of the Magnetar PSR J1622-4950:Observations with MeerKAT, Parkes, XMM-Newton, Hurtig, Chandra, og NuSTAR, " optrådte for nylig i Astrofysisk tidsskrift . Holdet blev ledet af Dr. Fernando Camilo – Chief Scientist ved South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) – og omfattede over 200 medlemmer fra flere universiteter og forskningsinstitutioner fra hele verden.

Magnetarer er såkaldte, fordi deres magnetfelter er op til 1000 gange stærkere end almindelige pulserende neutronstjerner (alias pulsarer). Energien forbundet med disse felter er så kraftig, at den næsten bryder stjernen fra hinanden, får dem til at være ustabile og udvise stor variation med hensyn til deres fysiske egenskaber og elektromagnetiske emissioner.

Mens alle magnetarer er kendt for at udsende røntgenstråler, kun fire har været kendt for at udsende radiobølger. En af disse er PSR J1622-4950 – en magnetar placeret omkring 30, 000 lysår fra Jorden. Fra begyndelsen af ​​2015, denne magnetar havde været i dvaletilstand. Men som holdet antydede i deres undersøgelse, astronomer, der brugte CSIRO Parkes Radio Telescope i Australien, bemærkede, at det var ved at blive aktivt igen den 26. april, 2017.

På det tidspunkt, magnetaren udsendte lyse radioimpulser hvert fjerde sekund. Et par dage senere, Parkes blev lukket ned som en del af en månedlang planlagt vedligeholdelsesrutine. Omtrent samtidig, Sydafrikas MeerKAT radioteleskop begyndte at overvåge stjernen, på trods af, at den stadig var under opførelse, og kun 16 af dens 64 radioskåle var tilgængelige. Dr. Fernando Camilo beskriver opdagelsen i en nylig pressemeddelelse fra SKA Sydafrika:

"[D]e MeerKAT-observationer viste sig at være kritiske for at give mening af de få røntgenfotoner, vi fangede med NASAs kredsende teleskoper - for første gang er røntgenimpulser blevet detekteret fra denne stjerne, hvert 4. sekund. Lægge sammen, de observationer, der rapporteres i dag, hjælper os med at udvikle et bedre billede af stoffets adfærd under utroligt ekstreme fysiske forhold, fuldstændig ulig noget, der kan opleves på Jorden."

Efter de første observationer blev foretaget af Parkes og MeerKAT observatorierne, opfølgende observationer blev udført ved hjælp af XMM-Newton røntgenrumobservatoriet, Swift Gamma-Ray Burst Mission, Chandra X-ray Observatory, og Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Med disse kombinerede observationer, holdet bemærkede nogle meget interessante ting om denne magnetar.

For en, de fastslog, at PSR J1622-4950's radiofluxtæthed, mens variabel, var cirka 100 gange større, end den var under dens hviletilstand. Ud over, røntgenstrømmen var mindst 800 gange større en måned efter reaktivering, men begyndte at forfalde eksponentielt i løbet af en periode på 92 til 130 dage. Imidlertid, radioobservationerne bemærkede noget i magnetarens adfærd, der var ret uventet.

Mens den overordnede geometri, der blev udledt af PSR J1622-4950's radioemissioner, var i overensstemmelse med, hvad der var blevet bestemt flere år tidligere, deres observationer indikerede, at radioemissionerne nu kom fra et andet sted i magnetosfæren. Dette indikerer frem for alt, hvordan radioemissioner fra magnetarer kan adskille sig fra almindelige pulsarer.

Denne opdagelse har også valideret MeerKAT-observatoriet som et forskningsinstrument i verdensklasse. Dette observatorium er en del af Square Kilometer Array (SKA), multiradioteleskopprojektet, der bygger verdens største radioteleskop i Australien, New Zealand, og Sydafrika. For sin del, MeerKAT bruger 64 radioantenner til at samle radiobilleder af universet for at hjælpe astronomer med at forstå, hvordan galakser har udviklet sig over tid.

I betragtning af den store mængde data indsamlet af disse teleskoper, MeerKAT er afhængig af både banebrydende teknologi og et højt kvalificeret team af operatører. Som Abbott antydede, "vi har et team af de dygtigste ingeniører og videnskabsmænd i Sydafrika og verden, der arbejder på projektet, fordi de problemer, vi skal løse, er ekstremt udfordrende, og tiltrække de bedste."

Prof Phil Diamond, generaldirektøren for SKA-organisationen, der leder udviklingen af ​​Square Kilometer Array, var også imponeret over bidraget fra MeerKAT-teamet. Som han udtalte i en pressemeddelelse fra SKA:

"Godt gjort til mine kolleger i Sydafrika for denne enestående præstation. At bygge sådanne teleskoper er ekstremt vanskeligt, og denne publikation viser, at MeerKAT er ved at være klar til forretning. Som et af SKA-precursor-teleskoperne, det lover godt for SKA. MeerKAT vil i sidste ende blive integreret i fase 1 af SKA-mid-teleskopet, hvilket bringer det samlede antal retter til vores rådighed til 197, at skabe det mest kraftfulde radioteleskop på planeten."

Når SKA går online, det vil være et af de mest kraftfulde jordbaserede teleskoper i verden og omkring 50 gange mere følsomt end noget andet radioinstrument. Along with other next-generation ground-based and space-telescopes, the things it will reveal about our Universe and how it evolved over time are expected to be truly groundbreaking.