Een recente stellaire flits kan de geboorte hebben betekend van een zeer magnetisch, ronddraaiend stellair lijk
Een uitbarsting van gammastraallicht in een ander sterrenstelsel (getoond in de illustratie van een kunstenaar) duidt erop dat botsende neutronensterren een magnetar produceerden.
Een verrassend heldere kosmische explosie zou de geboorte van een magnetar kunnen hebben gemarkeerd. Als dat zo is, zou het de eerste keer zijn dat astronomen getuige zijn van de vorming van dit soort snel ronddraaiend, extreem gemagnetiseerd stellair lijk.
Dat oogverblindende lichtflits werd gemaakt toen twee neutronensterren botsten en samensmolten tot één massief object, melden astronomen in een komende uitgave van de Astrophysical Journal. Hoewel het bijzonder felle licht zou kunnen betekenen dat een magnetar is geproduceerd, zijn andere verklaringen mogelijk, zeggen de onderzoekers.
Astrofysicus Wen-fai Fong van de Northwestern University in Evanston, Illinois, en collega’s zagen de plaats van de neutronenstercrash voor het eerst toen een uitbarsting van gammastraallicht werd gedetecteerd met NASA’s in een baan rond de Neil Gehrels Swift Observatory op 22 mei. Vervolgwaarnemingen in Röntgenstraling, zichtbare en infrarode golflengten van licht toonden aan dat de gammastraling vergezeld ging van een karakteristieke gloed, een kilonova genaamd.
Kilonova’s worden verondersteld zich te vormen nadat twee neutronensterren, de ultradichte kernen van dode sterren, botsen en samenvloeien. De fusie sproeit neutronenrijk materiaal “nergens anders in het universum te zien” rond de plaats van de botsing, zegt Fong. Dat materiaal produceert snel onstabiele zware elementen, en die elementen vervallen snel, waardoor de neutronenwolk wordt verhit en deze in optisch en infrarood licht gloeit (SN: 23/10/19).
Astronomen denken dat elke keer dat een paar neutronensterren samenkomen, kilonova’s ontstaan. Maar fusies produceren ook ander, helderder licht, dat het kilonova-signaal kan overspoelen. Als gevolg hiervan hebben astronomen in augustus 2017 slechts één definitieve kilonova eerder gezien, hoewel er andere potentiële kandidaten zijn (SN: 16-10-17).
De gloed die het team van Fong zag, bracht de kilonova van 2017 echter te schande. “Het is potentieel de meest lichtgevende kilonova die we ooit hebben gezien”, zegt ze. “Het breekt in feite ons begrip van de helderheid en helderheid die kilonovae zouden moeten hebben.”
Het grootste verschil in helderheid was in infrarood licht, gemeten door de Hubble-ruimtetelescoop ongeveer 3 en 16 dagen na de gammastraaluitbarsting. Dat licht was 10 keer zo helder als infrarood licht dat werd gezien bij eerdere fusies van neutronensterren.
“Dat was het echte eye-opening moment, en toen probeerden we een verklaring te vinden”, zegt Fong. “We moesten met een extra bron komen [of energy] dat stimuleerde die kilonova. “
Haar favoriete verklaring is dat de crash een magnetar produceerde, een soort neutronenster. Normaal gesproken is de mega-neutronenster die ze produceren te zwaar om te overleven als neutronensterren samensmelten. Bijna onmiddellijk bezwijkt de ster onder intense zwaartekrachten en produceert een zwart gat.
Maar als de superzware neutronenster snel ronddraait en sterk magnetisch geladen is (met andere woorden: hij is een magnetar), kan hij voorkomen dat hij instort. Zowel de ondersteuning van zijn eigen rotatie als het dumpen van energie, en dus wat massa, in de omringende neutronenrijke wolk zou kunnen voorkomen dat de ster in een zwart gat verandert, suggereren de onderzoekers. Die extra energie zou er op zijn beurt voor zorgen dat de wolk meer licht afgeeft – de extra infrarode gloed die Hubble zag.
Maar er zijn andere mogelijke verklaringen voor het extra felle licht, zegt Fong. Als de botsende neutronensterren een zwart gat produceerden, had dat zwarte gat een straal geladen plasma kunnen lanceren die met bijna de lichtsnelheid beweegt (SN: 22/02/19). De details van hoe de jet interageert met het neutronenrijke materiaal rond de plaats van de botsing, kunnen ook de extra kilonova-gloed verklaren, zegt ze.
Als er een magnetar werd geproduceerd, “zou dat ons iets kunnen vertellen over de stabiliteit van neutronensterren en hoe zwaar ze kunnen worden”, zegt Fong. “We kennen de maximale massa van neutronensterren niet, maar we weten wel dat ze in de meeste gevallen zouden instorten tot een zwart gat [after a merger]. Als een neutronenster het heeft overleefd, vertelt het ons onder welke omstandigheden een neutronenster kan bestaan. “
Het vinden van een babymagnetar zou spannend zijn, zegt astrofysicus Om Sharan Salafia van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica in Merate, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. “Een pasgeboren sterk gemagnetiseerde, sterk roterende neutronenster die ontstaat door het samengaan van twee neutronensterren is nog nooit eerder waargenomen”, zegt hij.
Maar hij is het ermee eens dat het te vroeg is om andere verklaringen uit te sluiten. Bovendien suggereren recente computersimulaties dat het misschien moeilijk is om een ​​pasgeboren magnetar te zien, zelfs als deze zich heeft gevormd, zegt hij. “Ik zou niet zeggen dat dit geregeld is.”
Door te observeren hoe het licht van het object zich gedraagt ​​in de komende vier maanden tot zes jaar, zo hebben Fong en haar collega’s berekend, zal blijken of er al dan niet een magnetar is geboren.
Fong is zelf van plan om het mysterieuze object lange tijd te blijven volgen met bestaande en toekomstige observatoria. ‘Ik zal dit waarschijnlijk volgen tot ik oud en grijs ben’, zegt ze. “Ik zal mijn studenten trainen om het te doen, en hun studenten.”
