Een paar sterren die om elkaar heen draaien, verklaart de oorsprong van een nieuwe bron van repetitieve radio-uitbarstingen die door astronomen is gedetecteerd, genaamd ASKAP J1745.
De afgelopen jaren zijn onderzoekers mysterieuze uitbarstingen van radiosignalen tegengekomen die bekend staan als langdurige transiënten en die zich zeer langzaam herhalen. Ze verschenen onverwachts tijdens brede telescoopscans van de hemel.
Tot nu toe zijn slechts een tiental van deze bijzondere bronnen gecatalogiseerd, en wetenschappers proberen nog steeds de aard ervan precies te begrijpen.
Uit een recente studie gepubliceerd inNatuur Astronomierapporteert het team een ongekende detectie: radio- en röntgenexplosies die zich bij elke baan herhalen.
ASKAP J1745 valt op omdat het, in tegenstelling tot 10 van de 12 bekende langdurige transiënten, mogelijk was om de oorsprong ervan te bepalen. Bovendien hebben astronomen het waargenomen met meerdere telescopen die verschillende soorten licht opvangen.
De beroemde Steen van Rosetta, die dezelfde boodschap in drie verschillende schriften bevatte, maakte het mogelijk de hiërogliefen van het oude Egypte te ontcijferen. Op dezelfde manier zouden de extra gegevens die over ASKAP J1745 zijn verkregen, astronomen moeten helpen het raadsel van alle voorbijgaande verschijnselen over lange perioden op te helderen.
Hoe zien langdurige radiotransiënten eruit?
Langdurige transiënten zijn ruimtevoorwerpen die heldere, zich herhalende lichtuitbarstingen op radiogolflengten uitzenden. Over de meeste van hen is weinig bekend. Velen verschijnen in de buurt van het stoffige gebied in het centrum van de Melkweg, wat waarnemingen in zichtbaar licht bemoeilijkt.
Zelfs als er maar een tiental voorbeelden zijn geïdentificeerd, vertonen ze verschillende kenmerken. Hun radiopulsen keren terug met tussenpozen van minuten tot uren.
Sommige bronnen hebben al meer dan 30 jaar regelmatige pulsen behouden, terwijl andere dagenlang stilstaan of lange perioden inactief zijn.
Waar komen ze vandaan?
Aanvankelijk vermoedden astronomen dat de transiënten met een lange periode zeer langzaam roterende neutronensterren waren die bekend staan als pulsars. Deze objecten zijn de dichte supernova-overblijfselen van massieve sterren.
De eerste ontdekte radiosignalen werden elke ongeveer 20 minuten herhaald, veel langzamer dan die van een gewone pulsar, die elke paar seconden uitzendt.
Bovendien hebben pulsars, naarmate ze hun rotatiesnelheid verliezen, de neiging om te stoppen met het uitzenden van radiogolven, wat het detecteren van uitbarstingen bij zulke langzame rotaties onwaarschijnlijk zou maken.
Daarom onderzochten wetenschappers andere hypothesen, waaronder witte dwergen – de afgekoelde overblijfselen van minder massieve sterren. Onlangs is er bewijs opgedoken van transiënten met een lange periode in binaire systemen met een witte dwerg en een rode dwerg met een lagere massa.
De ontdekking van ASKAP J1745
ASKAP J1745 is een nieuwe lange-termijn radiotransiënt geïdentificeerd met de ASKAP-radiotelescoop, beheerd door CSIRO, het nationale wetenschapsagentschap van Australië. Dit is de eerste bron in zijn soort die geclassificeerd is als een cataclysmische variabele.
Cataclysmische variabelen zijn systemen die worden gevormd door twee sterren, waarvan er één een witte dwerg is, die dichtbij genoeg in een baan om de aarde draaien om met elkaar te kunnen interageren. De zwaartekracht van de witte dwerg trekt materiaal van zijn metgezel, een proces dat bekend staat als accretie en dat ook kenmerkend is voor het aangroeien van dubbelsterren van witte dwergen.
Onlangs is een andere vorm van lange-termijn radiosignalen geregistreerd die verband houden met röntgenuitbarstingen, die zich herhalen met dezelfde periodiciteit als radiogolven. Toch bleef de exacte oorzaak van deze explosies en hun timing onduidelijk.
Voor het eerst hebben gecombineerde waarnemingen van radio-, röntgen- en optische telescopen aangetoond dat ASKAP J1745 röntgen- en radio-uitbarstingen genereert bij elke baan van de twee sterren.
In deze snel ronddraaiende systemen ontstaan röntgenstralen door de verhitting van materiaal dat naar de witte dwerg stroomt.
Heldere radio-uitbarstingen vormden een groter raadsel, maar de bevestiging van een toenemend binair systeem hielp het mysterie op te lossen.
Het type gepulseerde radio-emissie dat wordt gedetecteerd, wordt meestal veroorzaakt door energetische deeltjes die interageren met intense magnetische velden. In dit geval is er de ideale combinatie: twee sterren met zeer sterke magnetische velden, duizenden keren groter dan die van een MRI-machine, en geladen deeltjes die van de begeleidende ster naar de witte dwerg stromen.
Wat betekent dit voor de toekomst van de astronomie?
Deze ontdekking onderscheidt zich omdat ze meer informatie biedt over een breder bereik aan golflengten dan welke eerdere transiënt dan ook.
Net zoals de Rosetta-steen essentieel was voor het ontcijferen van oude Egyptische symbolen, zou ASKAP J1745 moeten dienen als referentie voor het begrijpen van de oorsprong van andere langdurige radiotransiënten waarvoor gegevens in andere banden van het spectrum ontbreken.
ASKAP J1745 is het eerste transiënte systeem met een lange periode dat tekenen van accretie over het hele spectrum vertoont, van radiogolven tot zichtbaar licht en röntgenstralen. Deze stroom geladen materiaal vertegenwoordigt een sleutelingrediënt voor het genereren van de waargenomen radio-uitbarstingen.
Het bestuderen van het mechanisme achter deze langdurige uitbarstingen opent een nieuw laboratorium voor het onderzoeken van extreme natuurkunde, zoals plasmastromen en magnetische velden, onder omstandigheden die op aarde onmogelijk te reproduceren zijn.
