En vaklende magnetiseret stjerne udfordrer oprindelsen af ​​gentagne hurtige radioudbrud

Et internationalt forskerhold ledet af Gregory Desvignes fra Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, har brugt radioteleskoperne Effelsberg og Jodrell Bank til at observere den forudgående magnetar XTE J1810-197 – en stærkt magnetiseret og ultratæt neutronstjerne – kort efter dens røntgenforstærkede aktivitet og radiogenaktivering.

Denne præcession dæmpede en tidsskala på et par måneder og udfordrede nogle modeller, der blev brugt til at forklare oprindelsen af ​​de mystiske gentagne hurtige radioudbrud.

Magnetarer er neutronstjerner med ekstreme og snoede magnetfelter, rester efter kollapset af brændstofopbrugte massive stjerner. Disse objekter er så tætte, at de indeholder 1 til 2 gange solens masse i en næsten perfekt kugle på omkring 12 km i radius.

Af de 30 kendte magnetarer har kun en håndfuld lejlighedsvis udsendt radiobølger, hvor deres radiostråle fejer himlen som et fyrtårn. Magnetarer anses i vid udstrækning for at være kilden til Fast Radio Bursts (FRB'er) med nogle modeller, der påberåber sig frit forudgående magnetarer som ansvarlige for de gentagne FRB'er.

Sammen med kolleger fra Jodrell Bank Center for Astrophysics og Kavli Institute for Astronomy &Astrophysics inspicerer forskere fra Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) regelmæssigt nogle af disse magnetarer og fangede uventet en af ​​dem, XTE J1810-197, som begyndte at udsende radio-emission i december 2018, kort efter starten på den forbedrede røntgen-emission, og efter en periode på omkring 10 år, hvor den var radiostille.

Efter at have indledt en intens observationskampagne efter denne begivenhed, bemærkede forskerne nogle meget systematiske ændringer i radiolysets egenskaber, nemlig dets polarisering, hvilket afslørede et skift i orienteringen af ​​magnetarens radiostråle i forhold til Jorden. Forskerne tilskrev dette til fri præcession, en effekt, der opstår fra en let asymmetri i magnetarens struktur, hvilket får den til at slingre rundt som en snurretop.

Til deres overraskelse dæmpede den frie præcession hurtigt i løbet af de næste par måneder og forsvandt til sidst. Præcessionens forsvinden med tiden modsiger forslagene fra mange astronomer, der mener, at FRB'er, der gentager sig med tiden, kan forklares ved forudgående magnetarer.

"Vi forventede at se nogle variationer i polariseringen af ​​denne magnetars emission, da vi kendte dette fra andre magnetarer," siger Gregory Desvignes fra MPIfR, førende forfatter af undersøgelsen offentliggjort i Nature Astronomy . "Men vi forventede ikke, at disse variationer er så systematiske og følger præcis den adfærd, der ville være forårsaget af stjernens slingre."

Patrick Weltevrede fra University of Manchester tilføjer:"Vores resultater blev kun muliggjort takket være mange års dedikeret overvågning af denne magnetar med radioteleskoper i Jodrell Bank og Effelsberg. Vi måtte vente i over et årti, før den begyndte at producere radioemissioner , men da det skete, skuffede det bestemt ikke."

"Dæmpet præcession af magnetarer kan kaste lys over neutronstjernernes indre struktur, som i sidste ende er relateret til vores grundlæggende forståelse af sager," siger Lijing Shao fra Peking University.

"Radioastronomi er virkelig fascinerende. Gåden omkring oprindelsen af ​​FRB'er består stadig. Men at fange spændende objekter som magnetarer på gang for at lære mere om FRB'er, understreger vores faciliteters muligheder," slutter Michael Kramer, direktør hos MPIfR og Head af dets Fundamental Physics in Radio Astronomy Research Division.

Flere oplysninger: Gregory Desvignes et al., En frit forudgående magnetar efter et røntgenudbrud, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02226-7

Journaloplysninger: Naturastronomi

Leveret af Max Planck Society