magnetar

Astronomen hebben voor het eerst een magnetar met een begeleidende ster ontdekt. De bijzondere vondst geeft meer inzicht in een raadseltje dat astronomen al 35 jaar bezighoudt: hoe ontstaat een bijzonder magnetische neutronenster?

Als een zware ster aan het eind van zijn leven komt, volgt een supernova-explosie waarbij de ster onder zijn eigen zwaartekracht bezwijkt. De ster verandert dan in een zwart gat of een neutronenster. Een magnetar is eigenlijk een heel bijzondere neutronenster. Net als een ‘gewone’ neutronenster is een magnetar heel klein en compact. Maar als ‘extraatje’ heeft een magnetar ook nog extreem krachtige magnetische velden. Die magnetische velden maken de magnetars tot de sterkste magneten in het heelal.

Westelund 1
Inmiddels zijn er in onze Melkweg ruim twintig magnetars ontdekt. CXOU J164710.2-455216 is er daar één van. De magnetar is te vinden in sterrenhoop Westelund 1. En van die magnetar liggen astronomen al geruime tijd wakker. Want er lijkt iets niet te kloppen, zo legt onderzoeker Simon Clark uit. “In ons eerdere onderzoek hebben we aangetoond dat de magnetar in de sterrenhoop Westerlund 1 moet zijn ontstaan bij de explosieve dood van een ster die ongeveer veertig keer zo zwaar was als de zon. Maar dit introduceert een nieuw probleem, omdat zulke zware sterren na hun dood naar verwachting ineenstorten tot zwarte gaten, niet tot neutronensterren. We begrepen maar niet hoe deze een magnetar kon zijn geworden.”

“We begrepen maar niet hoe deze een magnetar kon zijn geworden”

Theorie
In een poging het bestaan van de magnetar te verklaren, bedachten de onderzoekers een theorie: de magnetar was ontstaan door de interactie tussen twee zware zeer zware sterren die om elkaar heen draaien. Maar ook die theorie leverde problemen op: er werd namelijk geen begeleidende ster bij de magnetar ontdekt. De astronomen besloten naar de begeleidende ster te gaan zoeken en zetten daarbij de Very Large Telescope (VLT) in. De telescoop zocht in andere delen van de sterrenhoop, omdat niet ondenkbaar was dat de begeleidende ster tijdens de supernova-explosie die aan de geboorte van de magnetar ten grondslag lag, was weggeschoten. En zo stuitten de onderzoekers elders in de sterrenhoop op een ster die waarschijnlijk dienst deed als begeleider van de magnetar. “Niet alleen heeft deze ster een snelheid die het gevolg kan zijn van een supernova-explosie, hij is ook veel te helder om als enkelvoudige ster geboren te zijn,” legt onderzoeker Ben Ritchie uit. “Bovendien heeft hij een ongewoon koolstofrijke samenstelling die een enkelvoudige ster onmogelijk tot stand kan brengen – een duidelijk bewijs dat hij oorspronkelijk een begeleider moet hebben gehad.”

Roteren
Het mooiste is nog dat onderzoekers dankzij deze begeleidende ster – Westerlund 1-5 genaamd – kunnen verklaren waarom in Westelund 1 een magnetar in plaats van een zwart gat is ontstaan. Volgens de onderzoekers was de weggeschopte ster de zwaarste ster die het dubbelstersysteem telde. Die ster kwam als eerste zonder brandstof te zitten en zwol op. Zijn buitenste lagen droeg de ster over aan de andere ster in het systeem – deze zou later uitgroeien tot een magnetar. Die ster ging daardoor steeds sneller draaien. Die snelle rotatie lijkt een cruciale voorwaarde te zijn voor de vorming van het extreem sterke magnetische veld van de magnetar.

Doordat de ster alle massa van zijn begeleider kreeg, werd deze heel zwaar. De ster kon dan ook niet anders dan een deel van de verworven massa weer afstoten. Een deel van die afgestoten massa bereikte daarop weer de ster die deze massa eerder had weggegeven. “Het is deze utiwisseling van materiaal die Westerlund 1-5 een unieke chemische signatuur heeft gegeven en ervoor heeft gezorgd dat de massa van zijn begeleider voldoende afnam om een magnetar te laten ontstaan in plaats van een zwart gat,” stelt onderzoeker Francisco Najarro. Het wijst erop dat een ster enkel uit kan groeien tot een magnetar als deze een begeleider heeft. Kort samengevat: de eerste overdracht van materie zorgt ervoor dat de ster snel gaat draaien. En wanneer de ster een deel van de materie teruggeeft, slankt deze ster zodanig af dat deze niet meer in een zwart gat kan veranderen.