Langzaam gaan Artist’s impression van het signaal van PSR J0901–4046 wordt weergegeven in magenta. In blauw weergegeven zijn signalen van andere, snellere pulsars. (Met dank aan: Danielle Futselaar/artsource.nl)” width=”635″ height=”357″>
Volgens een internationaal team van wetenschappers zou een ongewoon pulserend radiosignaal afkomstig van een ‘sterrenkerkhof’ bewijs kunnen zijn voor een nieuwe klasse neutronensterren. Het pulsarsignaal is afkomstig van een 53 miljoen jaar oude neutronenster die elke 76 seconden ronddraait – waardoor dit de langzaamst roterende neutronenster ooit is waargenomen. De ster kreeg de aanduiding PSR J0901-4046 en werd gevonden door de MeerKAT radiotelescoop in Zuid-Afrika.
Een neutronenster is een object met een massa die vergelijkbaar is met die van de zon, maar door de zwaartekracht is verpletterd tot een diameter van ongeveer 20 km. Het hoekmomentum blijft behouden als de ster wordt samengedrukt, wat betekent dat de rotatiesnelheid van de ster toeneemt – net zoals een ronddraaiende kunstschaatsster versnelt als ze haar armen naar binnen trekt.
Het is bekend dat roterende neutronensterren radiogolven uitzenden die voor waarnemers op aarde als pulsen verschijnen. Het radio-emissieproces wordt aangedreven door de rotatie van de ster en deze overdracht van energie vertraagt uiteindelijk de rotatie tot het punt waarop de emissies naar verwachting zullen stoppen.
Onverwachte pulsaties
“Het verrassende aan deze ontdekking is dat deze zich op het kerkhof van neutronensterren bevindt. Dat maakt het bijzonder”, legt hij uit Manisha Kaleb aan de Universiteit van Sydney, die hoofdonderzoeker van het project was. “We verwachten in deze regio geen radiopulsaties. Deze ontdekking heeft een heel onontgonnen gebied blootgelegd waar we nog niet eerder naar neutronensterren hadden gezocht.”
‘Dit is de langzaamst bekende neutronenster tot nu toe’, zegt Caleb, hoofdauteur van een artikel in Natuurastronomie dat de ontdekking beschrijft. ‘Alleen al het feit dat hij radiogolven uitzendt, vormt een uitdaging voor onze onderwaardering van de veroudering van neutronensterren.’
De langzaamste eerder waargenomen neutronenster heeft een periode van 23.5 s, wat betekent dat deze nieuwe vondst ongeveer drie keer langzamer is. PSR J0901–4046 lijkt ten minste zeven verschillende pulstypen te hebben, waarvan sommige sterk periodiek zijn. Deze diversiteit aan pulstypes is volgens de onderzoekers nog nooit eerder gezien.
Quasiperiodieke pulsen
“Geen enkele andere bekende neutronenster vertoont deze variëteit. Het ‘quasiperiodieke’ pulstype zou te wijten kunnen zijn aan seismische trillingen of oscillaties van de neutronenster – wat belangrijke aanwijzingen kunnen zijn voor het emissiemechanisme dat deze uitbarstingen veroorzaakt”, zegt Caleb. “Dit is het begin van een nieuwe klasse neutronensterren. Hoe en of het zich verhoudt tot andere klassen moet nog worden onderzocht.
Caleb, voorheen verbonden aan de Universiteit van Manchester, legt uit dat de observatie meer dan een beetje geluk met zich meebracht. “Het feit dat de bron slechts ongeveer 0.5% van de rotatieperiode ‘aan’ staat, betekent dat we heel veel geluk hadden dat de straal de aarde had doorkruist,” zei ze. “Misschien missen we een hele populatie van deze objecten waarvan we tot nu toe niet eens wisten dat ze bestonden.”
“Pulsars zijn neutronensterren waarvan de stralingsbundels uit hun magnetische polen komen en die tijdens hun rotatie over de aarde bewegen, waardoor astronomen ze kunnen detecteren als een reeks regelmatige pulsen,” Natuurastronomie paper en astrofysicus van de Universiteit van Oxford, Ian Heywood, Vertelde Natuurkunde wereld. ‘We kunnen radiotelescopen gebruiken om de rotatie van dergelijke neutronensterren met extreme precisie te timen, waardoor pulsars uiterst toevallige hulpmiddelen zijn voor het testen van talloze aspecten van de astrofysica en de fundamentele natuurkunde.’
Toevallig en fundamenteel
Heywood voegt eraan toe dat twee van de fundamentele dingen die onderzoekers kunnen waarnemen over neutronensterren de snelheid van hun rotatie zijn en de snelheid waarmee deze rotatie vertraagt.
‘Theorieën over neutronensterren voorspellen dat bij sommige combinaties van deze twee waarden de radio-emissie zal stoppen en de bundels zullen verdwijnen’, zegt hij. “Het feit dat we radio-emissie van dit object met zo’n lange rotatieperiode zien, daagt sommige van deze theorieën uit.”
Heywood wijst erop dat de waarden van de rotatiesnelheid en vertraging van PSR J0901–4046 – technisch gezien de parameterruimte genoemd – dit als iets nieuws markeren.
Pulsarglitch suggereert dat er superfluïde lagen in de neutronenster liggen
‘Verschillende klassen pulserende neutronensterren bezetten heel verschillende gebieden in de parameterruimte, en deze ontdekking beweegt zich richting gebieden waar geen enkele bekende klasse neutronensterren voorkomt’, legt Heywood uit. “Misschien is het geen nieuwe klasse neutronensterren, maar ons begrip van de huidige bekende populatie is onvolledig. Hoe dan ook zet deze ontdekking vraagtekens bij ons begrip van dit soort objecten.”
De onderzoekers zeggen dat ze, door de gegevens van MeerKAT volledig te benutten en door de observatietechnieken van de MeerTRAP- en ThunderKAT-projecten van de telescoop te combineren, hopen te zoeken naar meer objecten zoals PSR J0901–4046.
“Het vinden van meer van deze neutronensterren zou van cruciaal belang kunnen zijn voor ons begrip van de galactische neutronensterrenpopulatie”, concludeert Caleb.
