Astronomen vangen zeldzaam kosmisch ‘Jekyll and Hyde’ gedrag op in een dubbel sterrenstelsel

Het vreemde gedrag van een duo van sterren in een dichte cluster genaamd Terzan 5, op 19.000 lichtjaar van de aarde, heeft de aandacht getrokken van een internationaal team van astronomen.

"We hebben een exotisch stellair binair systeem waargenomen met zowel röntgenstralen als radiogolven", zegt Craig Heinke, astrofysicus van de Universiteit van Alberta. "Slechts 10 jaar geleden wisten we van neutronensterren die pulsars waren, en neutronensterren die materie van metgezelsterren opleverden, maar geen die heen en weer schakelden." 

Bij de foto: Een dubbelstersysteem in een dichte cluster op 19.000 lichtjaar van de aarde vertoont een zeldzaam fenomeen van snel schakelen tussen het werken als een normale neutronenster en wat bekend staat als een "milliseconde pulsar", aldus astronomen. Foto: NASA / CXC / A. Hobart

De wetenschappers van het Milky-way ATCA en VLA Exploration of Radio-sources in Clusters (MAVERIC) -team observeerden de ongebruikelijke omschakeling in het nieuwe beeld, met behulp van gegevens verzameld door NASA's Chandra X-ray Observatory gedurende bijna 15 jaar.

Het stellaire systeem werd beschreven in een studie uit 2018 onder leiding van een physics PhD graduate Arash Bahramian, nu aan de Curtin University. In het systeem draaien een normale ster en een dichte neutronenster om elkaar heen en soms wordt stellair materiaal geabsorbeerd door de dichtere neutronenster - een fenomeen dat soms stellair vampirisme wordt genoemd.

Maar ongebruikelijk, op andere momenten stopt de stroom en versnelt het sterke magnetische veld van de neutronenster de deeltjes tot bijna de lichtsnelheid, waardoor sterke radio-emissies worden gegenereerd - ook wel pulsar genoemd.

"We kennen slechts een handvol van deze sterren die schakelen tussen toestanden, de zogenaamde overgangsmilliseconde-pulsars," zei astrofysicus Gregory Sivakoff, die mede-onderzoeker is van het MAVERIC-team.

"We hadden lang gedacht dat neutronensterren materiaal van een nabije ster moesten eten om tot zulke hoge snelheden te draaien, maar het was alleen met overgangs-milliseconde pulsars dat we het ontbrekende stuk van de puzzel vonden die bewees dat onze hypothese waarschijnlijk waar was."

Er zijn slechts drie bevestigde voorbeelden van deze identiteitsveranderende systemen bekend, legt Sivakoff uit. De eerste werd ontdekt in 2013 met behulp van de Chandra-telescoop in een baan om de aarde en verschillende andere röntgen- en radiotelescopen - die volgens hem het nieuwe beeld van het systeem nog spannender maken.

"De eerste van deze ontdekte systemen wekte enorme opwinding op, aangezien ze een heilige graal van de röntgenastronomie vertegenwoordigden: om te laten zien dat dergelijke accretie neutronensterren als pulsars kunnen 'omschakelen'," zei Heinke.

 "Maar ze hebben ook een heleboel andere vragen gegenereerd, en het is erg moeilijk om dit soort systemen te vinden om meer te leren. Deze vondst opent een nieuwe manier om naar deze objecten te zoeken terwijl we er meer over leren, en hopelijk om hun mysteries te ontrafelen. ”

Auteur: Jan Vyvey. 
Bron: University of Alberta