Mondiaal netwerk van radiotelescopen ziet nasleep neutronensterbotsing
Astronomen hebben met radiotelescopen op vijf continenten de aanwezigheid van een smalle straalstroom waargenomen, die afkomstig is van de enige bekende bron van twee samensmeltende neutronensterren. Die werden eerder ontdekt via zwaartekrachtgolven. Het resultaat wordt deze week gepubliceerd in Science. Vanuit Leiden nam hoogleraar Huib Jan van Langevelde deel aan het onderzoek.
Primeur
De twee Amerikaanse LIGO-detectoren en de Europese Virgo-detector namen in augustus 2017 zwaartekrachtgolven waar van de botsing van twee neutronensterren. Neutronensterren zijn zeer compacte sterren met ruwweg de massa van de zon, maar met de grootte van een stad als Amsterdam. De botsing vond plaats in een sterrenstelsel op een afstand van 130 miljoen lichtjaar van de aarde, en is de enige versmelting van dit type die tot nu is waargenomen.
Netwerk van telescopen
Na de LIGO/Virgo-detectie richtten astronomen een scala aan telescopen op deze bron, over het hele elektromagnetisch spectrum (van gamma- en röntgen- tot optische en radiotelescopen). 200 dagen na de detectie ving een netwerk van telescopen in Europa, Afrika, Azië, Oceanië en Noord-Amerika radiostraling op van de straalstroom (jet) die afkomstig is van de gewelddadige botsing. Het internationale waarneemteam stond onder leiding van Giancarlo Ghirlanda van het National Institute for Astrophysics (INAF) in Italië.
Schil
De neutronensterversmelting was de eerste gebeurtenis waarbij het mogelijk was om de detectie van zwaartekrachtgolven te koppelen aan een object dat licht uitzendt. Na de versmelting werd een grote hoeveelheid materiaal de ruimte in geslingerd, wat een schil rond het object vormde. De evolutie daarvan is door astronomen op diverse golflengten gevolgd. Een aantal vragen werd daarmee echter niet beantwoord. Teamleider Ghirlanda: ‘We verwachtten dat het materiaal deels via een jet zou worden uitgestoten, maar het was onduidelijk of het door de omringende schil heen zou kunnen breken.’
Gevoelige radio-opnamen
Om die vraag te kunnen beantwoorden hadden de astronomen zeer gevoelige radio-opnamen met een heel hoge resolutie nodig. Daarbij gebruikten ze de techniek van de Very Long Baseline Interferometry (VLBI), die radiotelescopen over de hele wereld combineert. De astronomen keken op 12 maart 2018 in de richting van de bron met 33 radiotelescopen uit het Europese VLBI-netwerk, e-MERLIN in het VK, de Australian Long Baseline Array in Australië en Nieuw-Zeeland, en de Very Long Baseline Array in de VS.
Compact
De data van deze waarneemcampagne werden met geavanceerde technieken verwerkt bij JIVE in Dwingeloo. Dit leverde beeld op met een resolutie die te vergelijken is met het zien van een man op de maan vanaf de aarde. De expanderende schil of bel rond de bron heeft in deze vergelijking de afmeting van een vrachtwagen. Maar de VLBI-waarnemingen lieten een compacter beeld zien. ‘Dit komt overeen met de verwachting. We hebben de waarnemingen vergeleken met de modellen en alleen een straalstroom is compact genoeg om de waarnemingen te verklaren’, zegt coauteur Om Sharan Salafia (INAF).
Nieuwe botsingen
Het team stelde vast dat de jet evenveel energie bevat als alle sterren in onze Melkweg samen gedurende een jaar produceren. ‘En al die energie zat opgesloten in een straalstroom die maar 1 lichtjaar groot is’, merkt coauteur Zsolt Paragi (JIVE) op. Naar verwachting worden in de komende jaren meer neutronensterversmeltingen gedetecteerd. ‘Op basis van onze resultaten verwachten we dat minstens 10% van alle gebeurtenissen een jet zal produceren’, voegt coauteur Benito Marcote (JIVE) toe.
Vanuit Nederland nam zowel de Westerbork Radiotelescoop als de dataprocessor van JIVE deel aan de waarneemcampagne. Bij dit resultaat zijn bovendien astronomen betrokken van diverse instituten in Nederland (JIVE, Radboud Universiteit, TU Delft, Universiteit Leiden, SRON).
Bron: astronomie.nl
JIVE is het centrale instituut voor het Europese VLBI Netwerk, een grote Europese wetenschappelijke faciliteit waarin nationale radiotelescopen in Spanje, VK, Nederland, Duitsland, Italië, Zweden, Polen, Letland, Zuid-Afrika, Rusland en China worden gekoppeld om een radiotelescoop te creëren met een diameter van vele duizenden kilometers. VLBI staat voor Very Long Baseline Interferometry. Deze enorme telescoop wordt gebruikt om zeer gedetailleerde beelden te maken van radiobronnen in onze eigen Melkweg en in de kernen van andere sterrenstelsels. Financiële steun voor het exploiteren van de dataprocessor is afkomstig van zes landen in Europa en van de Europese Commissie in Brussel. Het instituut is gehuisvest bij ASTRON in Dwingeloo.