Når stjerner når slutten av hovedsekvensen deres, gjennomgår de en gravitasjonskollaps og skyter de ytterste lagene ut i en supernovaeksplosjon. Det som gjenstår etterpå er en tett, spinnende kjerne som primært består av nøytroner (også kjent som en nøytronstjerne), hvorav bare 3000 er kjent for å eksistere i Melkeveis galaksen. Et enda sjeldnere undergruppe av nøytronstjerner er magnetarer, bare to dusin av disse er kjent i galaksen vår.
Disse stjernene er spesielt mystiske og har ekstremt kraftige magnetfelt som er nesten kraftige nok til å rive dem fra hverandre. Og takket være en ny studie fra et team av internasjonale astronomer, ser det ut til at mysteriene til disse stjernene bare har blitt ytterligere utdypet. Ved hjelp av data fra en serie radio- og røntgenobservatorier observerte teamet en magnetar i fjor som hadde vært sovende i omtrent tre år, og oppfører seg nå noe annerledes.
Studien, med tittelen “Revival of the Magnetar PSR J1622–4950: Observations with MeerKAT, Parkes, XMM-Newton, Fort, Chandra, og Nustar“, Nylig dukket opp i The Astrophysical Journal. Teamet ble ledet av Dr. Fernando Camilo - sjefforskeren ved South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) - og inkluderte over 200 medlemmer fra flere universiteter og forskningsinstitusjoner fra hele verden.
Magneter er såkalt fordi magnetfeltene deres er opptil 1000 ganger sterkere enn for vanlige pulserende nøytronstjerner (aka. Pulsars). Energien forbundet med disse disse feltene er så kraftig at den nesten bryter stjernen fra hverandre, noe som gjør at de er ustabile og viser stor variasjon når det gjelder deres fysiske egenskaper og elektromagnetiske utslipp.
Mens alle magnetarer er kjent for å avgi røntgenstråler, har bare fire vært kjent for å avgi radiobølger. En av disse er PSR J1622-4950 - en magnetar som ligger omtrent 30 000 lysår fra Jorden. Fra begynnelsen av 2015 hadde denne magnetaren vært i en sovende tilstand. Men som teamet antydet i sin studie, bemerket astronomer som bruker CSIRO Parkes Radio Telescope i Australia at det ble aktivt igjen 26. april 2017.
På det tidspunktet ga magnetaren lyse radiopulser hvert fjerde sekund. Noen dager senere ble Parkes lagt ned som en del av en måneds lang planlagt vedlikeholdsrutine. Omtrent samtidig begynte Sør-Afrikas MeerKAT-radioteleskop å overvåke stjernen, til tross for at det fortsatt var under bygging, og bare 16 av de 64 radioskålene var tilgjengelige. Dr Fernando Camilo beskriver funnet i en fersk pressemelding fra SKA Sør-Afrika:
“[T] han MeerKAT-observasjoner viste seg å være kritiske for å gi mening med de få røntgenfotonene vi fanget med NASAs kretsende teleskoper - for første gang er røntgenpulser blitt oppdaget fra denne stjernen hvert 4. sekund. Sett sammen hjelper observasjonene som rapporteres i dag oss til å utvikle et bedre bilde av atferden til materie under utrolig ekstreme fysiske forhold, helt i motsetning til noe som kan oppleves på Jorden.
Etter at de første observasjonene ble gjort av Parkes og MeerKAT-observatoriene, ble oppfølgingsobservasjoner gjennomført ved bruk av XMM-Newton røntgenromsobservatorium, Swift Gamma-Ray Burst Mission, Chandra X-ray Observatory og Nuclear Spectroscopic Telescope Array (Nustar). Med disse kombinerte observasjonene bemerket teamet noen veldig interessante ting om denne magnetaren.
For det første bestemte de seg for at PSR J1622-4950s radiostrømningstetthet, mens variabel, var omtrent 100 ganger større enn den var under den sovende tilstanden. I tillegg var røntgenstrømmen minst 800 ganger større en måned etter reaktivering, men begynte å forfalle eksponentielt i løpet av en periode på 92 til 130 dager. Radioobservasjonene bemerket imidlertid noe i magnetarens oppførsel som var ganske uventet.
Mens den generelle geometrien som ble utledet fra PSR J1622-4950s radioutslipp var i samsvar med hva som var blitt bestemt flere år tidligere, indikerte observasjonene deres at radioutslippene nå kom fra et annet sted i magnetosfæren. Dette indikerer fremfor alt hvordan radioutslipp fra magnetarer kan avvike fra vanlige pulsarer.
Denne oppdagelsen har også validert MeerKAT-observatoriet som et forskningsinstrument i verdensklasse. Dette observatoriet er en del av Square Kilometer Array (SKA), multiradioteleskop-prosjektet som bygger verdens største radioteleskop i Australia, New Zealand og Sør-Afrika. På sin side bruker MeerKAT 64 radioantenner for å samle radiobilder av universet for å hjelpe astronomer til å forstå hvordan galakser har utviklet seg over tid.
Gitt det store volumet av data samlet inn av disse teleskopene, er MeerKAT avhengige av både nyskapende teknologi og et høyt kvalifisert team av operatører. Som Abbott antydet, "vi har et team av de lyseste ingeniørene og forskerne i Sør-Afrika og verden som jobber med prosjektet, fordi problemene vi trenger å løse er ekstremt utfordrende og tiltrekker de beste."
Prof Phil Diamond, generaldirektøren for SKA-organisasjonen som ledet utviklingen av Square Kilometer Array, var også imponert over bidraget fra MeerKAT-teamet. Som han uttalte i en pressemelding fra SKA:
“Bra gjort til kollegene mine i Sør-Afrika for denne enestående prestasjonen. Å bygge slike teleskoper er ekstremt vanskelig, og denne publikasjonen viser at MeerKAT er i ferd med å bli klar for virksomhet. Som et av SKA-forløpersteleskopene, er dette en god pris for SKA. MeerKAT vil etter hvert bli integrert i fase 1 av SKA-midt-teleskopet og bringe de totale servisene til vår disposisjon til 197, og skaper det kraftigste radioteleskopet på planeten.
Når SKA går på nettet, vil det være et av de kraftigste bakkebaserte teleskopene i verden og omtrent 50 ganger mer følsomt enn noe annet radioinstrument. Sammen med andre neste generasjons bakkebaserte og romteleskop, forventes det at det vil avsløre om universet vårt og hvordan det utviklet seg over tid, virkelig være banebrytende.
Lengre Lesing: SKA Africa, SKA, The Astrophysical Journal
