Jonge heliumwitte dwerg biedt zeldzame blik op het ‘recyclen’ van pulsars

NGC 362D, ook bekend als PSR J0103−7050D, is een millisecondenpulsar in de bolvormige sterrenhoop NGC 362. De pulsar heeft een opvallend jonge begeleider: een heliumwitte dwerg met naar schatting ongeveer 0,18 keer de massa van de zon. Modellen wijzen erop dat de fase waarin de twee sterren materie uitwisselden zo’n 600 miljoen jaar geleden eindigde. 268

Hoe vonden onderzoekers het paar?

Radiowaarnemingen met MeerKAT brachten de pulsar aan het licht. Uit de omlooptijd van ongeveer 0,17 dag — zo’n 4,1 uur — blijkt dat het om een nauw dubbelstersysteem gaat. 68 Vervolgens koppelden onderzoekers de positie van de pulsar aan een optische lichtbron op diepe Hubble-beelden. Die beelden waren gemaakt met verschillende filters en op meerdere tijdstippen. Analyse van het licht wees uit dat de begeleider een zeer lichte heliumwitte dwerg is, die nog niet aan de normale afkoelfase is begonnen. 2

De twee soorten waarnemingen vullen elkaar aan: MeerKAT laat de pulsar en zijn baan zien, terwijl Hubble de zwakke begeleider zichtbaar maakt en helpt vaststellen wat voor object het is. 26

Waarom geldt de begeleider als uitzonderlijk jong?

De schatting van de leeftijd komt niet van een rechtstreeks waargenomen ‘geboortemoment’. Onderzoekers vergeleken de gemeten eigenschappen van de witte dwerg met bijgewerkte modellen van de evolutie van dubbelsterren. Daaruit volgt dat de materieoverdracht ongeveer 0,6 miljard jaar geleden stopte. 2

Dat maakt NGC 362D een zeldzame blik op een systeem relatief kort nadat de begeleider materie aan de neutronenster had afgestaan. De lage geschatte massa en de fase vóór het afkoelen zijn belangrijke aanwijzingen voor die interpretatie. 2

Zit er nog materiaal rond de witte dwerg?

Onderzoekers opperen dat materiaal dat tegen het einde van de materieoverdracht werd uitgestoten, mogelijk nog rond de witte dwerg aanwezig is. In berichtgeving over het onderzoek wordt gesproken over mogelijke circumstellaire materie. De beschikbare aanwijzingen stellen de aanwezigheid ervan echter niet definitief vast, en maken ook niet duidelijk waaruit het materiaal bestaat. 67

Dat onderscheid is van belang. Materie rond een begeleider kan radiosignalen van sommige pulsars beïnvloeden of zelfs tijdelijk afschermen. Maar die algemene mogelijkheid bewijst niet dat dit ook bij NGC 362D gebeurt. 3

Wat leert NGC 362D ons over pulsars?

Volgens het zogeheten recyclingscenario kan een neutronenster sneller gaan draaien doordat hij materie van een begeleider opslokt. Als die overdracht stopt, kan de begeleider als witte dwerg achterblijven. De millisecondenpulsar en heliumwitte dwerg van NGC 362D bieden onderzoekers de kans om die overgang te bestuderen terwijl ze, kosmisch gezien, nog relatief recent plaatsvond. 26

Millisecondenpulsars kunnen bovendien dienen als zeer nauwkeurige kosmische klokken. Een systeem met een jonge restster als begeleider helpt onderzoekers de nasleep van materieoverdracht te onderzoeken — en na te gaan of eventueel achtergebleven materiaal invloed kan hebben op metingen van radiopulsen. Voor NGC 362D is dat nog een open vraag, geen aangetoond probleem. 36