Som antropologer som slår ihop det mänskliga släktträdet, astronomer har funnit att ett felanpassat "skelett" av en stjärna kan koppla två olika typer av stjärnrester. Det mystiska föremålet, kallas PSR J1119-6127, har fångats bete sig som två distinkta objekt – en radiopulsar och en magnetar – och kan vara viktigt för att förstå deras utveckling.

En radiopulsar är en typ av neutronstjärna - den extremt täta kvarlevan av en exploderad stjärna - som sänder ut radiovågor i förutsägbara pulser på grund av sin snabba rotation. Magneter, däremot är rabblare:De har våldsamma, högenergiutbrott av röntgen- och gammastrålningsljus, och deras magnetiska fält är de starkaste kända i universum.

"Denna neutronstjärna bär två olika hattar, sa Walid Majid, astrofysiker vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien. "Ibland är det en pulsar. Ibland är det en magnetar. Det här objektet kan berätta något om den underliggande mekanismen hos pulsarer i allmänhet."

Sedan 1970-talet, forskare har behandlat pulsarer och magnetarer som två distinkta populationer av objekt. Men under det senaste decenniet, bevis har framkommit för att dessa kan vara stadier i utvecklingen av ett enda objekt. Majids nya studie, kombinerat med andra observationer av föremålet, antyder att J1119 kan vara i ett aldrig tidigare skådat övergångstillstånd mellan radiopulsar och magnetar. Studien publicerades i 1 januari-numret av Astrofysiska tidskriftsbrev , och presenterades denna vecka vid American Astronomical Society-möte i Grapevine, Texas.

"Detta är den sista felande länken i kedjan som förbinder pulsarer och magnetarer, sa Victoria Kaspi, astrofysiker vid McGill University i Montreal, Kanada. "Det verkar som att det finns en smidig övergång mellan dessa två typer av neutronstjärnebeteenden."

När detta mystiska föremål upptäcktes år 2000, det verkade vara en radiopulsar. Det var mestadels tyst och förutsägbart fram till juli 2016, när NASA:s Fermi och Swift rymdobservatorier observerade två röntgenskurar och 10 ytterligare ljusskurar med lägre energier som kom från objektet, som rapporterats i en studie i Astrofysiska tidskriftsbrev ledd av Ersin Gogus. Ytterligare en studie från 2016 i samma tidskrift, ledd av Robert Archibald, tittade också på de två röntgenskurarna, med observationer från NASA:s NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) teleskop. Denna studie antydde också att pulsaren betedde sig rebelliskt - som en magnetar.

När utbrotten inträffade, Kaspi mailade upphetsat astrofysikern Tom Prince vid JPL/Caltech i Pasadena, att berätta för honom att detta skulle vara ett bra föremål att studera från det södra halvklotet. Prins, Majid och kollegor använde NASA Deep Space Network 70-meters radioteleskop i Canberra, Australien – den största maträtten på södra halvklotet – för att se vad som pågick.

"Vi tror att dessa röntgenskurar hände för att föremålets enorma magnetfält vred sig när föremålet snurrade, sa Majid.

Spänningen från ett vridande magnetfält är så stor att den får neutronstjärnans yttre skorpa att gå sönder – analogt med tektoniska plattor på jorden som orsakar jordbävningar. Detta orsakar en abrupt förändring i rotationen, kallas ett "fel, " som har mätts av NuSTAR.

Neutronstjärnor är så täta att en tesked väger lika mycket som ett berg. Stjärnans skorpa, ungefär 1 kilometer tjock, med högre tryck och densitet på större djup, är ett neutronrikt gitter. Denna speciella neutronstjärna tros ha ett av de starkaste magnetfälten bland befolkningen av kända pulsarer:några biljoner gånger starkare än solens magnetfält.

Två veckor efter röntgenutbrottet, Majid och kollegor spårade objektets emissioner vid radiofrekvenser, som har mycket lägre energi än röntgenstrålar. Radioutsläppen hade kraftiga ökningar och minskningar i intensitet, gör det möjligt för forskare att kvantifiera hur utsläppen utvecklats. Forskare använde ett instrument, som de informellt kallar en "pulsarmaskin, " som nyligen installerades på samma DSN-rätt i Australien.

"Inom 10 dagar, något förändrades helt i pulsaren, "Sa Majid. "Den hade börjat bete sig som en vanlig radiopulsar igen."

Frågan kvarstår:Vad kom först, pulsaren eller magnetaren? Vissa forskare hävdar att objekt som J1119 börjar som magnetarer och gradvis slutar utbryta röntgenstrålar och gammastrålar med tiden. Men andra föreslår den motsatta teorin:att radiopulsaren kommer först och, över tid, dess magnetfält kommer från supernovans spillror, och sedan börjar de magnetarliknande utbrotten. Men, precis som bebisar växer till att bli vuxna och inte vice versa, det finns sannolikt en enda väg för dessa objekt att ta.

För att hjälpa till att lösa detta mysterium, ungefär som antropologer studerar kvarlevorna av mänskliga förfäder i olika skeden av evolutionens historia, astronomer vill hitta fler "missing link"-objekt som J1119. Detta speciella objekt bildades troligen efter en supernova 1, 600 år sedan. Att övervaka liknande objekt kan belysa om detta fenomen är specifikt för J1119, eller om detta beteende är vanligt i den här klassen av objekt.

Astronomer fortsätter att övervaka J1119 också. Majid och kollegor observerade i december en markant ljusning av emissioner vid radiovåglängder, i ett mönster som överensstämmer med andra magnetarer.

"Våra observationer nyligen visar att detta objekt innehåller lite av det "astrofysiska DNA" från två olika familjer av neutronstjärnor, ", sa Prince. "Vi ser fram emot att hitta andra exempel på den här typen av övergångsobjekt."