Neutronenster met sterk magneetveld lanceert mogelijk toch jets

14 november 2017

Een internationaal team van astronomen met onder andere Jakob van den Eijnden, Nathalie Degenaar en Rudy Wijnands van de Universiteit van Amsterdam vermoedt dat neutronensterren met een sterk magneetveld toch zogeheten jets kunnen lanceren. Sinds de jaren tachtig werd gedacht dat het sterke magneetveld de vorming van deze plasmastralen tegenhoudt. Maar waarnemingen met geavanceerdere telescopen duiden toch op jet-achtige straling. De astronomen publiceren hun bevindingen in twee artikelen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Jets zijn energierijke plasmastromen die met hoge snelheid uit zwarte gaten of uit neutronensterren worden geblazen. Het bestaan van jets is al tientallen jaren bekend, maar tot nu toe waren er nog nooit jets gezien vanaf neutronensterren met een sterk magneetveld. De heersende overtuiging was dat het sterke magneetveld de vorming van jets tegenhoudt. Er is sinds de jaren tachtig eigenlijk nauwelijks meer actief gezocht naar jets bij neutronensterren met een sterk magneetveld.

Artistieke impressie van een jet bij een neutronenster.

Artistieke impressie van een jet bij een neutronenster. De neutronenster trekt gas aan van de begeleidende ster op de achtergrond. Daarna cirkelt het gas naar de neutronenster toe. Vervolgens wordt het gas gelanceerd in een krachtige straal van plasma.

Sterrenkundige Nathalie Degenaar (Universiteit van Amsterdam) besloot in 2013 dat het hoog tijd werd om met verbeterde telescopen een paar neutronensterren aan een nader onderzoek te onderwerpen. Ze kreeg waarneemtijd op de Very Large Array (VLA), een Amerikaanse radiotelescoop met 27 schotels in de staat New Mexico. Op 6 juni 2013 en 16 juni 2013 was de VLA tientallen minuten lang gericht op de dubbelstersystemen Her X-1 en GX 1+4. Beide bestaan uit een neutronenster met een zeer sterk magnetisch veld en een gewone ster die eromheen draait. Er stroomt materiaal van de gewone ster naar de neutronenster. De waarnemingen waren bedoeld om te testen of de dubbelsterren met een sterk magnetisch veld wel of geen jet konden lanceren.

De bergen met waarnemingsgegevens bleven enige tijd liggen totdat in de zomer van 2017 API-promovendus Jakob van den Eijnden met de gegevens aan de slag ging. Van den Eijnden: "Het analyseren van dit soort data, afkomstig van 27 telescopen samen, is ingewikkeld. Ik ben daarom in juni naar het Australische Perth geweest om van een expert te leren hoe dit werkt."

Uit de analyse bleek dat beide neutronensterren radiostraling uitzenden en dat de sterkte van die straling te vergelijken is met die van jets. De onderzoekers durven nog niet te beweren dat er ook echt jets zijn, omdat daarvoor nog aanvullende metingen nodig zijn. "Wel kunnen we nu een aantal processen wegstrepen", zegt Van den Eijnden. "Er is geen sprake van een zogeheten sterrenwind. Her X-1 heeft namelijk geen winden en bij GX 1+4 is de wind niet sterk genoeg."

Ook lijkt het erop, in ieder geval voor Her X-1, dat de straling niet het gevolg is van schokken die ontstaan doordat het gas van de donorster met het magneetveld van de neutronenster in aanraking komt.

En verder lijkt er, ook weer voor Her X-1, geen sprake van een zogeheten propeller. Van den Eijnden: "Hierbij is het magneetveld zo sterk dat al het gas als het ware wordt weggeblazen. Dat kun je vergelijken met een natte paraplu die je heel snel ronddraait en waar dan de druppels vanaf vliegen."

De onderzoekers hebben inmiddels vervolgwaarnemingen aangevraagd. Ze willen nog beter naar Her X-1 en GX 1+4 kijken om inderdaad te bepalen dat ze jets lanceren. En verder willen ze naar andere, vergelijkbare neutronensterren met sterke magneetvelden kijken om te checken of de waarnemingen uniek zijn of juist heel normaal.

Publicatiedetails

Discovery of radio emission from the symbiotic X-ray binary system GX 1+4. J. van den Eijnden, N. Degenaar, T.D. Russell, J.C.A. Miller-Jones, R. Wijnands, J.M. Miller, A.L. King, M.P. Rupen. Accepted for publication in MRAS Letters. Link naar artikel.

Radio emission from the X-ray pulsar Her X-1: a jet launched by a strong magnetic field neutron star? J. van den Eijnden, N. Degenaar, T.D. Russell, J.C.A. Miller-Jones, R. Wijnands, J.M. Miller, A.L. King, M.P. Rupen. Accepted for publication in MRAS Letters. Link naar artikel.

NOVA

Gepubliceerd door  Anton Pannekoek Institute for Astronomy