18 januari 2024
(Nanowerk Nieuws) Een internationaal team van astronomen, onder leiding van onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie, heeft de MeerKAT-radiotelescoop gebruikt om een intrigerend object van onbekende aard te ontdekken in de bolvormige sterrenhoop NGC 1851. Het massieve object is zwaarder dan het zwaarste neutron sterren bekend en toch tegelijkertijd lichter dan de lichtste zwarte gaten die we kennen, en bevinden zich in een baan rond een snel draaiende millisecondenpulsar. Dit zou de eerste ontdekking kunnen zijn van de felbegeerde radiopulsar – zwart gat-dubbelster; een stellaire combinatie die nieuwe tests van de algemene relativiteitstheorie van Einstein mogelijk zou maken.
Neutronensterren, de ultradichte overblijfselen van een supernova-explosie, kunnen maar zo zwaar zijn. Zodra ze te veel massa hebben verworven, misschien door een andere ster te consumeren of misschien door in botsing te komen met een andere ster van hun soort, zullen ze instorten. Wat ze precies zullen worden als ze eenmaal instorten, is de oorzaak van veel speculatie, waarbij verschillende wilde en prachtige smaken van exotische sterren worden voorgesteld.
De heersende mening is echter dat neutronensterren instorten en zwarte gaten worden: objecten die qua zwaartekracht zo aantrekkelijk zijn dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen. Theorie, ondersteund door observatie, vertelt ons dat de lichtste zwarte gaten die kunnen worden gecreëerd door instortende sterren ongeveer vijf keer zo zwaar zijn als de zon. Dit is aanzienlijk groter dan de 5 keer de massa van de zon die nodig is voor de ineenstorting van neutronensterren, wat aanleiding geeft tot wat bekend staat als de massakloof van een zwart gat.
De aard van compacte objecten in deze massakloof is onbekend en gedetailleerd onderzoek is tot nu toe een uitdaging gebleken, omdat slechts vluchtige glimpen van dergelijke objecten worden opgevangen in observaties van gebeurtenissen van samensmelting van zwaartekrachtsgolven in het verre universum.
De ontdekking van een object in deze massakloof in onze eigen Melkweg door een team van astronomen van de internationale samenwerking Transients en Pulsars met MeerKAT (TRAPUM) kan helpen deze objecten eindelijk te begrijpen. Hun werk, gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap (“Een pulsar in een dubbelster met een compact object in de massakloof tussen neutronensterren en zwarte gaten”), doet verslag van een massief paar compacte sterren in de bolvormige sterrenhoop NGC 1851 in het zuidelijke sterrenbeeld Columba (de duif).
Door gebruik te maken van de gevoelige MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika, in combinatie met krachtige instrumenten gebouwd door ingenieurs van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR) in Bonn, Duitsland, waren ze in staat zwakke pulsen van een van de sterren te detecteren en deze te identificeren als een radiopulsar, een soort neutronenster die snel ronddraait en radiolichtstralen het heelal in schijnt als een kosmische vuurtoren.
Een artistieke impressie van het systeem, ervan uitgaande dat de massieve begeleidende ster een zwart gat is. De helderste achtergrondster is zijn orbitale metgezel, de radiopulsar PSR J0514-4002E. De twee sterren zijn 8 miljoen km van elkaar gescheiden. (Afbeelding: Daniëlle Futselaar, artsource.nl)
Deze pulsar, genaamd PSR J0514-4002E, draait meer dan 170 keer per seconde rond, waarbij elke rotatie een ritmische puls produceert, zoals het tikken van een klok. Door kleine veranderingen in dit tikken in de loop van de tijd waar te nemen, met behulp van een techniek die pulsar-timing wordt genoemd, waren ze in staat uiterst nauwkeurige metingen van de orbitale beweging uit te voeren.
“Beschouw het alsof je een bijna perfecte stopwatch in een baan rond een ster op bijna 40,000 lichtjaar afstand kunt laten vallen en die banen vervolgens met microsecondenprecisie kunt timen.”, zegt Ewan Barr, die het onderzoek samen met MPIfR-collega en collega-onderzoeker leidde. Promovendus Arunima Dutta.
De regelmatige timing maakte ook een zeer nauwkeurige meting van de locatie van het systeem mogelijk, wat aantoont dat het object in een baan om de pulsar geen gewone ster was – hij is onzichtbaar op beelden van de Hubble Ruimtetelescoop van NGC 1851 – het is daarom een extreem dicht overblijfsel van een ingestorte ster. ster. Bovendien toonde de waargenomen verandering in de loop van de tijd van het dichtstbijzijnde naderingspunt tussen de twee sterren (het periastron) aan dat de begeleider een massa heeft die tegelijkertijd groter was dan die van welke bekende neutronenster dan ook en toch kleiner dan die van welk bekend zwart gat dan ook. door het vierkant in de massakloof van het zwarte gat te plaatsen.
“Wat dit object ook is, het is opwindend nieuws” – zegt Paulo Freire van de MPIfR. “Als het een zwart gat is, zal het het eerste bekende pulsar-systeem zijn, dat al tientallen jaren een heilige graal van de pulsarstronomie is! Als het een neutronenster is, zal dit fundamentele implicaties hebben voor ons begrip van de onbekende toestand van de materie bij deze ongelooflijke dichtheden!”
Het team stelt dat de vorming van het massieve object, en de daaropvolgende koppeling met de snel ronddraaiende radiopulsar in een krappe baan, het resultaat is van een nogal exotische formatiegeschiedenis (Fig. 3) alleen mogelijk vanwege de specifieke lokale omgeving. Het systeem is te vinden in de bolvormige sterrenhoop NGC 1851, een dichte verzameling oude sterren die veel dichter opeengepakt staan dan de sterren in de rest van de Melkweg. Hier is het zo druk dat de sterren met elkaar kunnen interageren, banen kunnen verstoren en in de meest extreme gevallen kunnen botsen.
Er wordt aangenomen dat één van deze botsingen tussen twee neutronensterren het massieve object heeft gecreëerd dat nu in een baan om de radiopulsar draait. Voordat het huidige dubbelsterbestand werd gecreëerd, moet de radiopulsar echter eerst materiaal hebben verkregen van een donorster in een zogenaamd röntgendubbelster met lage massa. Een dergelijk ‘recyclingproces’ is nodig om de pulsar op zijn huidige rotatiesnelheid te brengen. Het team gelooft dat deze donorster vervolgens werd vervangen door het huidige massieve object in een zogenaamde uitwisselingsontmoeting.
“Dit is de meest exotische binaire pulsar die tot nu toe is ontdekt”, zegt Thomas Tauris van de Universiteit van Aalborg, Denemarken. “De lange en complexe vormingsgeschiedenis ervan tast de grenzen van onze verbeelding aan.”
Hoewel het team niet met zekerheid kan zeggen of ze de meest massieve neutronenster die we kennen, het lichtste zwarte gat dat we kennen of zelfs een nieuwe exotische stervariant hebben ontdekt, is het zeker dat ze een uniek laboratorium hebben blootgelegd voor het onderzoeken van de eigenschappen van materie onder de meest extreme omstandigheden. extreme omstandigheden in het heelal.
“We zijn nog niet klaar met dit systeem”, zegt Arunima Dutta.
Een artistieke impressie van het systeem, ervan uitgaande dat de massieve begeleidende ster een zwart gat is. De helderste achtergrondster is zijn orbitale metgezel, de radiopulsar PSR J0514-4002E. De twee sterren zijn 8 miljoen km van elkaar gescheiden. (Afbeelding: Daniëlle Futselaar, artsource.nl)
Deze pulsar, genaamd PSR J0514-4002E, draait meer dan 170 keer per seconde rond, waarbij elke rotatie een ritmische puls produceert, zoals het tikken van een klok. Door kleine veranderingen in dit tikken in de loop van de tijd waar te nemen, met behulp van een techniek die pulsar-timing wordt genoemd, waren ze in staat uiterst nauwkeurige metingen van de orbitale beweging uit te voeren.
“Beschouw het alsof je een bijna perfecte stopwatch in een baan rond een ster op bijna 40,000 lichtjaar afstand kunt laten vallen en die banen vervolgens met microsecondenprecisie kunt timen.”, zegt Ewan Barr, die het onderzoek samen met MPIfR-collega en collega-onderzoeker leidde. Promovendus Arunima Dutta.
De regelmatige timing maakte ook een zeer nauwkeurige meting van de locatie van het systeem mogelijk, wat aantoont dat het object in een baan om de pulsar geen gewone ster was – hij is onzichtbaar op beelden van de Hubble Ruimtetelescoop van NGC 1851 – het is daarom een extreem dicht overblijfsel van een ingestorte ster. ster. Bovendien toonde de waargenomen verandering in de loop van de tijd van het dichtstbijzijnde naderingspunt tussen de twee sterren (het periastron) aan dat de begeleider een massa heeft die tegelijkertijd groter was dan die van welke bekende neutronenster dan ook en toch kleiner dan die van welk bekend zwart gat dan ook. door het vierkant in de massakloof van het zwarte gat te plaatsen.
“Wat dit object ook is, het is opwindend nieuws” – zegt Paulo Freire van de MPIfR. “Als het een zwart gat is, zal het het eerste bekende pulsar-systeem zijn, dat al tientallen jaren een heilige graal van de pulsarstronomie is! Als het een neutronenster is, zal dit fundamentele implicaties hebben voor ons begrip van de onbekende toestand van de materie bij deze ongelooflijke dichtheden!”
Het team stelt dat de vorming van het massieve object, en de daaropvolgende koppeling met de snel ronddraaiende radiopulsar in een krappe baan, het resultaat is van een nogal exotische formatiegeschiedenis (Fig. 3) alleen mogelijk vanwege de specifieke lokale omgeving. Het systeem is te vinden in de bolvormige sterrenhoop NGC 1851, een dichte verzameling oude sterren die veel dichter opeengepakt staan dan de sterren in de rest van de Melkweg. Hier is het zo druk dat de sterren met elkaar kunnen interageren, banen kunnen verstoren en in de meest extreme gevallen kunnen botsen.
Er wordt aangenomen dat één van deze botsingen tussen twee neutronensterren het massieve object heeft gecreëerd dat nu in een baan om de radiopulsar draait. Voordat het huidige dubbelsterbestand werd gecreëerd, moet de radiopulsar echter eerst materiaal hebben verkregen van een donorster in een zogenaamd röntgendubbelster met lage massa. Een dergelijk ‘recyclingproces’ is nodig om de pulsar op zijn huidige rotatiesnelheid te brengen. Het team gelooft dat deze donorster vervolgens werd vervangen door het huidige massieve object in een zogenaamde uitwisselingsontmoeting.
“Dit is de meest exotische binaire pulsar die tot nu toe is ontdekt”, zegt Thomas Tauris van de Universiteit van Aalborg, Denemarken. “De lange en complexe vormingsgeschiedenis ervan tast de grenzen van onze verbeelding aan.”
Hoewel het team niet met zekerheid kan zeggen of ze de meest massieve neutronenster die we kennen, het lichtste zwarte gat dat we kennen of zelfs een nieuwe exotische stervariant hebben ontdekt, is het zeker dat ze een uniek laboratorium hebben blootgelegd voor het onderzoeken van de eigenschappen van materie onder de meest extreme omstandigheden. extreme omstandigheden in het heelal.
“We zijn nog niet klaar met dit systeem”, zegt Arunima Dutta.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64455.php
