Kigger ind i hjertet af en supernova:Simulering viser, hvordan man kan detektere en stjernekerne, der snurrer hurtigt

En ny teoretisk undersøgelse præsenterer en vej til at detektere hurtigt roterende stjernekerner - født i kølvandet på en supernova - gennem observationer i radiobølgelængder. Resultatet baner vejen for fremtidige radioobservationer for at få indsigt i de stadig mystiske processer, der ligger til grund for dannelsen og udviklingen af ​​neutronstjerner og sorte huller.

Magnetarer, de mest magnetiserede neutronstjerner, der er kendt for at eksistere, menes at dannes fra hurtigt roterende stjernekerner. Når en massiv stjerne opbruger sit atombrændsel, eksploderer den som en supernova. Hvis stjernen har en tilstrækkelig hurtig rotation, kan den efterladte kerne overleve den katastrofale begivenhed. En sådan stjernerest forventes at blive født med stærke magnetfelter på grund af bevarelsen af ​​stjernens vinkelmomentum under kollapset.

"At studere magnetarer giver os mulighed for at få indsigt i supernova-mekanismen og den grundlæggende fysik relateret til disse kompakte objekter og de ekstreme miljøer omkring dem," siger studiets hovedforfatter Dr. Yuichiro Sekiguchi fra RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS). "Men dannelsesscenariet for disse spændende astrofysiske objekter forbliver uklart, delvist på grund af mangel på direkte observationsbevis."

Neutronstjerner er notorisk svære at observere. De udsender stråling over et bredt spektrum af bølgelængder, hvilket gør dem til udfordrende mål for teleskoper designet til specifikke bølgelængder. Blandt de forskellige bølgelængdebånd tilbyder radiobølger et lovende værktøj til at afsløre magnetiske egenskaber, især gennem deres radiopulseringer - periodisk emission af radiobølger, der fremstår som hurtigt blinkende.

Denne undersøgelse fokuserede på en specifik type radiopulsering kendt som 'fri præcession', som observeres som små periodiske skift i ankomsttiderne for radiobølger fra pulsarer. "Hvis dette fænomen opdages, kan det direkte undersøge neutronstjernens rotationshastighed og indre struktur," forklarer Sekiguchi.

Forskerne simulerede radiobølger fra fri præcession af magnetarer født i forskellige supernovamodeller under hensyntagen til virkningerne af både rotationshastigheden og magnetfeltstyrken.

De viser, at den frie præcessionssignatur bliver mere tydelig ved lavere radiofrekvenser, som dem der observeres med radioteleskopet Low-Frequency Array (LOFAR) i Holland. Desuden afhænger det forventede radiosignal af neutronstjernens rotationshastighed:langsommere roterende neutronstjerner har en tendens til at udvise et klarere signal sammenlignet med hurtigt roterende.

Forskerne håber, at deres resultater vil bidrage til den igangværende observationsindsats ved hjælp af LOFAR og forberede jorden for fremtidige radioobservationer. Især har det igangværende LOFAR Supernova Key Project til formål at afsløre egenskaber af magnetarer født fra hurtigt roterende massive stamfædre.

"Ved at kombinere multibølgelængdeobservationer og teoretiske modeller vil vi bringe os tættere på at opklare mysterierne bag disse gådefulde rester," konkluderer Sekiguchi.