Dode ster zendt nooit eerder geziene mix van straling uit

Twee soorten interessante kosmische verschijnselen maken deel uit van de ontdekking: magnetars en Fast Radio Bursts. Magnetars zijn overblijfselen van sterren met enkele van de meest intense magnetische velden in het heelal. Wanneer ze ‘actief’ worden, kunnen ze korte uitbarstingen van hoogenergetische straling produceren die doorgaans niet langer dan een seconde aanhouden, maar miljarden keren helderder zijn dan de zon.

Fast Radio Bursts (snelle radioflitsen) zijn één van de grote onopgeloste mysteries van de astronomie. Deze fenomenen, die voor het eerst werden ontdekt in 2007, sturen gedurende slechts enkele milliseconden felle radiogolven uit, waarna ze vervagen en slechts zelden opnieuw gezien worden. Hun ware aard blijft onbekend, en er is nooit een dergelijke uitbarsting met bekende oorsprong waargenomen binnen de Melkweg, noch één die straling buiten de radiogoldlengtes uitzond — tot nu.

Eind april werd SGR 1935+2154,  een magnetar die zes jaar geleden na een aanzienlijke uitbarsting van röntgenstralen werd ontdekt in het sterrenbeeld Vulpecula, weer actief. Kort daarna ontdekten astronomen iets verbazingwekkends: deze magnetar straalde niet alleen zijn gebruikelijke röntgenstralen uit, maar ook radiogolven.

"Op 28 april detecteerden we met behulp van Integral een uitbarsting van hoogenergetische of 'harde' röntgenstralen uit de magnetar," zegt Sandro Mereghetti van het National Institute for Astrophysics (INAF-IASF) in Milaan, Italië, hoofdauteur van een nieuwe studie over deze stralingsbron op basis van de gegevens van Integral.

“Het ‘Burst Alert System’ van Integral bracht sterrenwachten over de hele wereld na slechts enkele seconden automatisch op de hoogte van de ontdekking. Dit was uren voordat er andere waarschuwingen werden uitgestuurd, waardoor de wetenschappelijke gemeenschap snel kon handelen en deze stralingsbron in meer detail kon bekijken. ”

Astronomen op aarde zagen op dezelfde dag en gedurende dezelfde tijdspanne als de röntgenstraling een korte en extreem heldere uitbarsting van radiogolven vanuit de richting van SGR 1935+2154 met behulp van de CHIME-radiotelescoop in Canada. Dit werd een paar uur later onafhankelijk bevestigd door de Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) in de VS.

“We zagen nooit een uitbarsting van radiogolven gezien die lijkt op een Fast Radio Burst vanuit een magnetar," voegt Sandro toe.

"Cruciaal was dat de IBIS-imager op Integral ons in staat stelde om de precieze oorsprong van de flits vast te stellen, wat de link met de magnetar bewijst," zegt co-auteur Volodymyr Savchenko van het Integral Science Data Center van de Universiteit van Genève, Zwitserland.

"De meeste andere satellieten die betrokken waren bij de gezamenlijke studie van deze gebeurtenis konden de positie ervan aan de hemel niet meten — en dat was cruciaal om vast te stellen dat de straling inderdaad afkomstig was van SGR1935+2154."

"Dit is de allereerste observationele link tussen magnetars en Fast Radio Bursts," legt Sandro uit.

"Het is echt een grote ontdekking die helpt om de oorsprong van deze mysterieuze fenomenen in beeld te brengen."

Deze link ondersteunt sterk het idee dat Fast Radio Bursts afkomstig zijn van magnetars en laat zien dat bursts van deze sterk gemagnetiseerde objecten ook op radiogolflengten kunnen worden waargenomen. Magnetars worden steeds populairder bij astronomen, omdat wordt aangenomen dat ze een sleutelrol spelen bij het opwekken van een aantal verschillende vluchtige fenomenen of transiënten in het heelal, van superlichtgevende supernova-explosies tot verafgelegen en energetische gammaflitsen.

Integral, gelanceerd in 2002, heeft een reeks van vier instrumenten die gelijktijdig kosmische objecten in gammastraling, röntgenstraling en zichtbaar licht kunnen observeren en vastleggen.

Op het moment van de flits bevond de magnetar zich toevallig in het gezichtsveld van 30 bij 30 graden van het IBIS-instrument, wat leidde tot een automatische detectie door het softwarepakket Burst Alert System van de satelliet – beheerd door het Integral Science Data Center in Genève – en een onmiddellijke waarschuwing aan sterrenwachten over de hele wereld. Tegelijkertijd detecteerde de Spectrometer on Integral (SPI) ook de uitbarsting van röntgenstralen, samen met een andere ruimtemissie, de Chinese Insight Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT).

"Dit soort collaboratieve aanpak op meerdere golflengten en de resulterende ontdekking benadrukt het belang van tijdige, grootschalige coördinatie van wetenschappelijke onderzoeksinspanningen", voegt ESA's Integral projectwetenschapper Erik Kuulkers toe.

“Door waarnemingen van het hoog-energetische deel van het spectrum helemaal tot radiogolven, van over de hele wereld en vanuit de ruimte samen te brengen, hebben wetenschappers een aloud mysterie in de astronomie kunnen ontrafelen. We zijn heel blij dat Integral hierin een sleutelrol heeft gespeeld. "

Meer informatie

De paper “INTEGRAL discovery of a burst with associated radio emission from the magnetar SGR 1935+2154”  van S. Mereghetti et al. werd gepubliceerd d in The Astrophysical Journal Letters.

Integral observeerde de harde röntgenstraling van 28 april tot 3 mei 2020, waarbij gegevens verzameld werden via de instrumenten IBIS (Imager on Board the Integral Satellite) en SPI (Spectrometer on Integral), en waarschuwde sterrenwachten over de hele wereld via het Integral Burst Alert System (IBAS).

Voor meer informatie, gelieve contact te nemen met:

Sandro Mereghetti
National Institute for Astrophysics
INAF–IASF
Milaan, Italië
E-mail: sandro@iasf-milano.inaf.it

Erik Kuulkers
ESA Integral project scientist
E-mail: Erik.Kuulkers@esa.int

ESA Media Relations
Email: media@esa.int