Magnetarer, de mest magnetiserade neutronstjärnorna som är kända för att existera, tros bildas från snabbt roterande stjärnkärnor. När en massiv stjärna förbrukar sitt kärnbränsle exploderar den som en supernova. Om stjärnan har en tillräckligt snabb rotation kan kärnan som lämnas kvar överleva den katastrofala händelsen. En sådan stjärnrest förväntas födas med starka magnetfält, på grund av bevarandet av stjärnans rörelsemängd under kollapsen.
"Att studera magnetarer tillåter oss att få insikter i supernovamekanismen och den grundläggande fysiken relaterad till dessa kompakta objekt och de extrema miljöerna runt dem", säger studiens huvudförfattare Dr. Yuichiro Sekiguchi från RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS). "Men bildandet av dessa spännande astrofysiska objekt är fortfarande oklart, delvis på grund av bristen på direkta observationsbevis."
Neutronstjärnor är notoriskt svåra att observera. De sänder ut strålning över ett brett spektrum av våglängder, vilket gör dem till utmanande mål för teleskop designade för specifika våglängder. Bland de olika våglängdsbanden erbjuder radiovågor ett lovande verktyg för att avslöja magnetiska egenskaper, särskilt genom deras radiopulseringar - periodisk emission av radiovågor som ser ut som snabbt blinkande.
Den aktuella studien fokuserade på en specifik typ av radiopulsering känd som "fri precession", som observeras som små periodiska förskjutningar i ankomsttiderna för radiovågor från pulsarer. "Om detta fenomen upptäcks kan det direkt undersöka neutronstjärnans rotationshastighet och inre struktur", förklarar Sekiguchi.
Forskarna simulerade radiovågor från fri precession av magnetarer födda i olika supernovamodeller, med hänsyn till effekterna av både rotationshastigheten och magnetfältets styrka.
De visar att den fria precessionssignaturen blir mer uppenbar vid lägre radiofrekvenser, som de som observerats med radioteleskopet Low-Frequency Array (LOFAR) i Nederländerna. Dessutom beror den förväntade radiosignalen på neutronstjärnans rotationshastighet:långsammare roterande neutronstjärnor tenderar att uppvisa en tydligare signal jämfört med snabbt roterande.
Forskarna hoppas att deras resultat kommer att bidra till pågående observationsinsatser med hjälp av LOFAR och bereda marken för framtida radioobservationer. I synnerhet syftar det pågående LOFAR Supernova Key Project till att avslöja egenskaperna hos magnetarer födda från snabbt roterande massiva stamfader.
"Att kombinera multivåglängdsobservationer och teoretiska modeller kommer att föra oss närmare att reda ut mysterierna med dessa gåtfulla rester", avslutar Sekiguchi.
