Een dode ster met een magnetisch veld dat biljoenen keren sterker is dan dat van de aarde heeft astronomen nu de duidelijkste blik ooit gegeven op hoe hij röntgenstraling uitzendt. NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer, of IXPE, bestudeerde een magnetar genaamd 4U 0142+61 en ontdekte dat zijn röntgenlicht veel georganiseerder en gepolariseerder is dan verwacht. De ontdekking, aangekondigd door NASA, daagt lang gekoesterde aannames over deze extreme objecten uit en opent een nieuw venster op hun mysterieuze gedrag.
Een magnetisch monster in de Melkweg
De magnetar bevindt zich op ongeveer 13.000 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Cassiopeia, binnen ons eigen sterrenstelsel. Magnetars zijn een zeldzaam type neutronenster, de samengeperste kern die overblijft na de explosie van een massieve ster. Wat hen onderscheidt is hun magnetisch veld, dat wel duizend biljoen keer sterker kan zijn dan dat van de aarde. Dat veld verdraait en belast de korst van de ster, wat soms uitbarstingen van röntgen- en gammastraling veroorzaakt.
Lokale astronomen en astrofysici geven hier veel om omdat magnetars natuurlijke laboratoria zijn voor fysica bij extremen die geen enkel laboratorium op aarde kan nabootsen. Begrijpen hoe ze licht uitzenden helpt wetenschappers de grenzen van materie en magnetisme te testen. De nieuwe IXPE-gegevens leveren een directe meting van de polarisatie van dat licht, die fungeert als een vingerafdruk die de geometrie en processen nabij het oppervlak van de ster onthult.
Wat IXPE zag en waarom het ertoe doet
IXPE, een ruimteobservatorium dat in 2021 werd gelanceerd, meet de polarisatie van röntgenstraling van kosmische bronnen. Toen het op 4U 0142+61 werd gericht, detecteerde het een hoge mate van lineaire polarisatie in de röntgenstraling, wat betekent dat de lichtgolven in een consistente richting zijn uitgelijnd. Dit was verrassend omdat eerdere modellen suggereerden dat de emissie meer door elkaar zou kunnen zitten vanwege de chaotische omgeving rond een magnetar.
De hoge polarisatie geeft aan dat de röntgenstraling waarschijnlijk afkomstig is uit een dun, gestructureerd gebied, mogelijk de magnetosfeer van de ster, in plaats van uit een breed, turbulent gebied. De oriëntatie van de polarisatie wijst ook op de configuratie van het magnetisch veld, wat aanwijzingen geeft over hoe de verdraaide veldlijnen van de magnetar het licht geleiden. Dit is de eerste keer dat zulke gedetailleerde polarisatiegegevens zijn verzameld voor een magnetar, wat een belangrijke stap markeert in de hoge-energie astrofysica.
De bevindingen zijn gepubliceerd in een peer-reviewed tijdschrift en vertegenwoordigen een gezamenlijke inspanning van onderzoekers van meerdere instellingen. Voor de bredere wetenschappelijke gemeenschap betekent het resultaat dat magnetars mogelijk ordelijker zijn in hun emissie dan eerder werd gedacht, en het biedt een nieuw hulpmiddel om ze te vergelijken met andere neutronensterren, zoals pulsars.
Een nieuwe manier om dode sterren te lezen
Het succes van IXPE met 4U 0142+61 suggereert dat polarisatiemetingen een standaardtechniek kunnen worden voor het bestuderen van magnetars en andere compacte objecten. Door de uitlijning van röntgenlicht te analyseren, kunnen astronomen details afleiden over magnetische velden en emissiemechanismen die onzichtbaar zijn in gewone beelden of spectra. Dit voegt een nieuwe laag informatie toe aan de kosmische gereedschapskist, wat helpt bij het beantwoorden van fundamentele vragen over de meest extreme materie in het universum.
Terwijl IXPE doorgaat met het observeren van meer magnetars, zal elk nieuw doelwit testen of het patroon dat in 4U 0142+61 is gezien, standhoudt over de hele populatie. Het resultaat is een herinnering dat zelfs objecten die decennia geleden zijn ontdekt ons nog kunnen verrassen wanneer ze worden bekeken met nieuwe ogen en nieuwe technologie.
