Når stjerner når slutningen af deres hovedsekvens, gennemgår de et tyngdepunktkollaps og sprøjter deres yderste lag i en supernovaeksplosion. Det, der forbliver bagefter, er en tæt, spindingskerne, der primært består af neutroner (også kaldet en neutronstjerne), hvoraf kun 3000 vides at eksistere i Mælkevejen. Et endnu sjældnere undergruppe af neutronstjerner er magnetarer, hvoraf kun to dusin er kendt i vores galakse.
Disse stjerner er især mystiske og har ekstremt kraftige magnetfelter, der er næsten kraftige nok til at rive dem fra hinanden. Og takket være en ny undersøgelse fra et team af internationale astronomer ser det ud til, at disse stjerners mysterium kun er blevet uddybet yderligere. Ved hjælp af data fra en række radio- og røntgenobservatorier observerede holdet en magnetar sidste år, der havde været sovende i cirka tre år, og opfører sig nu noget anderledes.
Undersøgelsen med titlen “Revival of the Magnetar PSR J1622–4950: Observations with MeerKAT, Parkes, XMM-Newton, Swift, Chandra, og NuSTAR”, For nylig optrådt i The Astrophysical Journal. Holdet blev ledet af Dr. Fernando Camilo - Chief Scientist ved South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) - og omfattede over 200 medlemmer fra flere universiteter og forskningsinstitutioner fra hele verden.
Magnetarer kaldes så fordi deres magnetiske felter er op til 1000 gange stærkere end almindelige pulserende neutronstjerner (alias pulsarer). Energien forbundet med disse disse felter er så kraftig, at den næsten bryder stjernen fra hinanden, hvilket får dem til at være ustabile og udvise stor variation med hensyn til deres fysiske egenskaber og elektromagnetiske emissioner.
Mens det er kendt, at alle magnetarer udsender røntgenstråler, er det kun kendt, at fire udsender radiobølger. En af disse er PSR J1622-4950 - en magnetar, der ligger ca. 30.000 lysår fra Jorden. Fra begyndelsen af 2015 havde denne magnetar været i en sovende tilstand. Men som teamet indikerede i deres undersøgelse, bemærkede astronomer, der bruger CSIRO Parkes Radioteleskop i Australien, at det blev aktiv igen den 26. april 2017.
På det tidspunkt udsendte magneten lyse radioimpulser hvert fjerde sekund. Få dage senere blev Parkes lukket ned som en del af en måned lang planlagt vedligeholdelsesrutine. På samme tid begyndte Sydafrikas MeerKAT-radioteleskop at overvåge stjernen, på trods af det faktum, at det stadig var under opførelse, og kun 16 af dets 64 radioskåle var tilgængelige. Dr. Fernando Camilo beskriver opdagelsen i en nylig SKA Sydafrika pressemeddelelse:
”[T] han MeerKAT-observationer viste sig at være kritiske for at give mening for de få røntgenfotoner, vi fangede med NASAs kredsende teleskoper - for første gang er røntgenimpulser blevet opdaget fra denne stjerne hvert 4. sekund. Sammenholdt hjælper observationer, der rapporteres i dag, os til at udvikle et bedre billede af materiens opførsel under utroligt ekstreme fysiske forhold, helt i modsætning til hvad der kan opleves på Jorden ”.
Efter at de oprindelige observationer blev foretaget af Parkes og MeerKAT-observatorierne, blev der fulgt opfølgningsobservationer ved hjælp af XMM-Newton røntgenrumsobservatorium, Swift Gamma-Ray Burst Mission, Chandra røntgenobservatorium og Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuStar). Med disse kombinerede observationer bemærkede teamet nogle meget interessante ting ved denne magnetar.
For det første bestemte de, at PSR J1622-4950s radiofluxdensitet, selv om den varabel, var ca. 100 gange større end den var i den sovende tilstand. Derudover var røntgenstrømmen mindst 800 gange større en måned efter reaktivering, men begyndte at henfalde eksponentielt i løbet af en periode på 92 til 130 dage. Radioobservationer bemærkede dog noget i magnetarens opførsel, som var ganske uventet.
Mens den overordnede geometri, der blev udledt fra PSR J1622-4950s radioemissioner, var i overensstemmelse med, hvad der var blevet bestemt flere år tidligere, indikerede deres observationer, at radioemissionerne nu kom fra et andet sted i magnetosfæren. Dette indikerer først og fremmest, hvordan radioemissioner fra magnetarer kan afvige fra almindelige pulsarer.
Denne opdagelse har også valideret MeerKAT-observatoriet som et forskningsinstrument i verdensklasse. Dette observatorium er en del af Square Kilometre Array (SKA), multiradioteleskop-projektet, der bygger verdens største radioteleskop i Australien, New Zealand og Sydafrika. MereKAT bruger på sin side 64 radioantenner til at samle radiobilleder af universet for at hjælpe astronomer med at forstå, hvordan galakser har udviklet sig over tid.
I betragtning af den store mængde data, der er indsamlet af disse teleskoper, stoler MeerKAT på både avanceret teknologi og et højt kvalificeret team af operatører. Som Abbott antydede, ”vi har et team af de lyseste ingeniører og videnskabsfolk i Sydafrika og verden, der arbejder på projektet, fordi de problemer, vi har brug for at løse, er ekstremt udfordrende og tiltrækker de bedste”.
Prof Phil Diamond, generaldirektøren for SKA-organisationen, der førte udviklingen af Square Kilometre Array, var også imponeret over bidraget fra MeerKAT-teamet. Som han sagde i en SKA-pressemeddelelse:
”Godt gjort til mine kolleger i Sydafrika for denne enestående præstation. Det er ekstremt vanskeligt at bygge sådanne teleskoper, og denne publikation viser, at MeerKAT er ved at blive klar til erhvervsliv. Som et af SKA-forløbersteleskoper, er dette godt for SKA. MeerKAT vil efterhånden blive integreret i fase 1 af SKA-midt-teleskopet, hvorved de samlede skåle står til rådighed til 197, hvilket skaber det mest kraftfulde radioteleskop på planeten ”.
Når SKA går online, vil det være et af de mest kraftfulde jordbaserede teleskoper i verden og omtrent 50 gange mere følsomt end noget andet radioinstrument. Sammen med andre næste generations jordbaserede og rumteleskoper forventes det, at det vil afsløre om vores univers, og hvordan det udviklede sig over tid, virkelig være banebrydende.
Yderligere Læsning: SKA Africa, SKA, The Astrophysical Journal
