Astronomen vinden de tweede witte dwergpulsar
Witte dwergpulsars bevatten een snel ronddraaiend, uitgebrand stellair overblijfsel, een witte dwerg genaamd, die een begeleidende rode dwerg met krachtige bundels elektrische deeltjes en straling geselt, waardoor het hele systeem met regelmatige tussenpozen dramatisch oplicht en vervaagt. Dit komt door sterke magnetische velden, maar astronomen weten niet wat de oorzaak is. Een sleuteltheorie die de sterke magnetische velden verklaart, is het dynamomodel – dat witte dwergen dynamo’s in hun kern hebben, net als de Aarde, maar dan veel krachtiger. Maar om deze theorie te testen, moesten astronomen naar andere witte dwergpulsars zoeken om te zien of hun voorspellingen klopten.
Witte dwergen zijn de meest voorkomende stellaire fossielen. In binaire systemen vormen ze de dominante vorm van compacte binaire objecten in de Melkweg en kunnen ze inzicht bieden in verschillende aspecten van binaire vorming en evolutie.
Een van de meest opmerkelijke witte dwerg binaire systemen die tot nu toe zijn geïdentificeerd, is AR Scorpii. AR Scorpii bestaat uit een rode dwerg en een snel ronddraaiende witte dwerg die in 3,56 uur om een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien.
Het systeem vertoont een gepulseerde emissie met een periode van 1,97 minuten over een breed scala aan golflengtes, waardoor het bekend staat als een witte dwergpulsar. Zowel het pulsmechanisme als de evolutionaire oorsprong van AR Scorpii vormen uitdagingen voor theoretische modellen.
De nieuw gevonden witte dwergpulsar, J191213.72-441045.1 (kortweg J1912-4410) is een broer of zus van AR Scorpii. Het systeem bevindt zich op 773 lichtjaar afstand van de Aarde, heeft een grootte die vergelijkbaar is met de Aarde maar een massa die minstens zo groot is als de Zon.
Het systeem herbergt een witte dwerg in een baan van 4,03 uur met een rode dwerg en vertoont gepulseerde emissie met een periode van 5,30 minuten.
Witte dwergen beginnen hun leven bij extreem hete temperaturen voordat ze in miljarden jaren afkoelen. De lage temperatuur van J1912-4410 wijst op een hoge leeftijd.
De oorsprong van de magnetische velden is een grote open vraag in veel gebieden van de astronomie en dat geldt met name ook voor witte dwergsterren. De magnetische velden in witte dwergen kunnen meer dan een miljoen keer sterker zijn dan het magnetische veld van de Zon en het dynamomodel helpt te verklaren waarom.
De ontdekking van J1912-4410 was een cruciale stap voorwaarts op dit gebied. De onderzoekers gebruikten gegevens van een paar verschillende onderzoeken om kandidaten te vinden waarbij ze zich concentreerden op systemen die vergelijkbare kenmerken hadden als AR Scorpii.
Ze bekeken alle gevonden kandidaten met ULTRACAM, dat de zeer snelle lichtvariaties detecteert die verwacht worden van witte dwergpulsars.
Na een paar dozijn kandidaten waargenomen te hebben vonden ze er een die zeer vergelijkbare lichtvariaties vertoonde als AR Scorpii.
Hun vervolgcampagne met andere telescopen onthulde dat dit systeem ongeveer elke vijf minuten een radio- en röntgensignaal in de richting van de Aarde stuurde.
Dit bevestigde dat er meer witte dwergpulsars zijn, zoals voorspeld door eerdere modellen. Er waren andere voorspellingen gedaan door het dynamomodel, die werden bevestigd door de ontdekking van J1912-4410.
Vanwege hun hoge leeftijd zoude de witte dwergen in het pulsarmodel koel moeten zijn. Hun metgezellen zouden zo dichtbij moeten zijn dat de zwaartekracht van de witte dwerg in het verleden sterk genoeg was om massa van de metgezel te vangen, en dit zorgt voor het snelle ronddraaien.
Al die voorspellingen gelden voor de nieuwe pulsar die is gevonden: de witte dwerg is koeler dan 13.000 Kelvin, draait elke vijf minuten om zijn as en de zwaartekracht van de witte dwerg heeft een sterk effect op de metgezel.
Dit onderzoek is een uitstekende demonstratie dat wetenschap werkt – we kunnen voorspellingen doen en ze testen, en dat is hoe welke wetenschap vooruit gaat, aldus de onderzoekers.
De ontdekking is beschreven in een artikel in het tijdschrift Nature Astronomy.
Artikel: I. Pelisoli et al. A 5.3-min-period pulsing white dwarf in a binary detected from radio to X-rays. Nat Astron, published online June 15, 2023; doi: 10.1038/s41550-023-01995-x
Eerste publicatie: 23-06-2023
Bron: sci-news
