Astronomen vinden neutronenster in supernova 1987A

Neutronenster gevonden in SN 1987A
SN 1987A: de linker opname toont een 3D computersimulatie, die is gemaakt op basis van de Chandra data, van het puin van SN 1987A dat botst op een omliggende ring van materiaal. De rechteropname is een artist impressie van een zogenoemde pulsarwindnevel. Dit is een web van deeltjes en energie dat door de pulsar wordt weggeblazen. Deze pulsar is een zeer snel draaiende neutronenster. Credit: NASA / Chandra / CXC / University di Palermo / E. Greco / INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo / Salvatore Orlando.

Supernova 1987A (SN 1987A) werd voor het eerst op 23 februari 1987 waargenomen. De supernova vond plaats in de Grote Magelhaanse Wolk. Dit dwergsterrenstelsel is ongeveer 164.000 lichtjaar van ons verwijderd. Tientallen jaren lang hebben astronomen gezocht naar een neutronenster die na de explosie over zou zijn gebleven. Een nieuwe analyse van gegevens die met de Chandra röntgentelescoop en de NuSTAR ruimtetelescoop zijn verzameld toont in de restanten van SN 1987A een nevel die door pulsarwinden afkomstig van een neutronenster is gemaakt.

Vierendertig jaar lang hebben astronomen in de supernovarestanten van SN 1987A gezocht naar de neutronenster waarvan ze verwachtten dat die zou moeten bestaan. Er werden regelmatig aanwijzingen gevonden maar dat bleken steeds losse eindjes te zijn. Echter nu denken ze dat ze ‘m daadwerkelijk hebben gevonden.

In de nieuwe data van de Chandra en NuSTAR vonden de onderzoekers röntgenstralen met een relatief lage energie. Deze zijn afkomstig van puin van SN 1987A dat botst met het materiaal in de omgeving. Ook vonden ze met behulp van de NuSTAR bewijs voor meer energetische röntgenstralen.

Er zijn twee mogelijke verklaringen voor deze energetische röntgenstraling: of een nevel veroorzaakt door pulsarwinden of deeltjes die door hoge energieën van de schokgolf van de explosie worden versneld. Voor het laatste effect is geen pulsar nodig en het vindt ook plaats over veel grotere afstanden van het centrum van de explosie.

De nieuwe röntgengegevens ondersteunen de pulsarwindnevel door op een aantal fronten te argumenteren tegen het scenario van een versnelling van de explosiegolf.

Ten eerste bleef de helderheid van de röntgenstralen met hogere energie tussen 2012 en 2014 ongeveer gelijk terwijl de radio-emissie die werd gedetecteerd met de Australia Telescope Compact Array toenam. Dit druist in tegen de verwachtingen voor het explosiegolfscenario.

Ten tweede schatten de astronomen dat het bijna 400 jaar zou duren om de elektronen te versnellen tot de hoge energieën die ze in de gegevens van NuSTAR zien. Dat meer is dan 10 maal ouder dan de leeftijd van SN 1987A.

Astronomen hebben zich afgevraagd of er niet tijd genoeg is verstreken om een pulsar te vormen of zelfs dat SN 1987A een zwart gat heeft gemaakt. Volgens de onderzoekers is dit al een paar decennia een voortdurend mysterie en ze zijn erg blij dat hun resultaat heeft gezorgd voor nieuwe informatie.

De nieuwe data ondersteunen ook een recent resultaat dat werd verkregen met de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili. Deze radiotelescoop leverde mogelijk bewijs op millimetergolflengtes voor de structuur van een pulsarwindnevel.

Alhoewel de waarnemingen van ALMA ook andere verklaringen bieden zou de identificatie als pulsarwindnevel kunnen worden onderbouwd met de nieuwe röntgengegevens. Dit is meer bewijs dat het idee ondersteunt dat er een neutronenster is achtergebleven.

Als dit inderdaad een pulsar is in het centrum van SN 1987A dan zou dit de jongste zijn die ooit is gevonden. Astronomen zijn dan getuige geweest van de geboorte van een pulsar. Het is voor hen een unieke kans om de ontwikkeling van een jonge pulsar te kunnen bestuderen.

De resultaten van het onderzoek worden gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.

Artikel: Emanuele Greco et al. 2021. Indication of a Pulsar Wind Nebula in the hard X-ray emission from SN 1987A. ApJL, in press;

 

Eerste publicatie 28 februari 2021
Bron: Sci-News en anderen