18 oktober 2017

Kunnen zwaartekrachtsgolven een pulsar schizofreen maken?

Artistieke impressie van de materie-overdracht tussen een ‘gewone’ ster en een neutronenster.

Een rondtollende neutronenster draait in twee verschillende standjes, waarbij ieder standje een andere snelheid heeft. Dat is natuurlijk hoogst merkwaardig gedrag en astronomen vermoeden dat zwaartekrachtsgolven de ‘boosdoener’ kunnen zijn.

De neutronenster in kwestie is een zogenaamde pulsar, die door het leven gaat als J1023+0038 en die bijna 600 keer per seconde rondom zijn as draait. Echter, als gevolg van zijn superkrachtige magnetische veld verliest de pulsar constant energie. Dat betekent dat J1023 iedere één miljard jaar zo’n 76 rotaties per seconde verliest. Een dergelijke “magnetische spindown” is vrij normaal, maar soms gaat die afremming sneller dan anders.

Die verschillende snelheid houdt verband met de twee staten waarin de pulsar zich kan bevinden. In de ene staat zendt J1023 vooral radiogolven uit, terwijl in de andere staat de pulsar juist vooral röntgenstraling uitzendt. Niemand weet precies waarom sommige neutronensterren zich zo gedragen. Maar wat pas echt vreemd is: in de “röntgenstand” verliest de pulsar ruim dertig procent meer energie!

Gelukkig hebben astronomen die verbonden zijn aan de Universiteit Leiden het geheim van J1023 een beetje ontsluierd. Het blijkt dat tijdens de röntgenfase de pulsar materiaal afsnoept van een begeleider, vermoedelijk een ster van lage massa. Als gevolg van dit extra materiaal zal op de pulsar een ophoping van materiaal ontstaan, oftewel een “berg”.

Als gevolg van de krankzinnige zwaartekracht van een neutronenster is die berg slechts een paar millimeter hoog. Toch zorgt dit voor dusdanig meer massa, dat de atomen onder aan de berg samengedrukt worden en gaan fuseren tot zwaardere elementen. Dat betekent dat de “wortels” van de “berg” zich kunnen uitstrekken tot diep in het inwendige van de pulsar.

Als gevolg van de berg en diens wortels ontstaat er een asymmetrie in de zwaartekracht van J1023. Je moet hierbij niet vergeten dat een neutronenster een onvoorstelbaar hoge dichtheid heeft: de massa van de zon samengeperst in een bal van tien kilometer doorsnede. Dat betekent dat zelfs de kleinste oneffenheid aan het oppervlak kan leiden tot een groot verschil in zwaartekracht.

Deze inbalans in het zwaartekrachtveld van de pulsar zou kunnen resulteren in de productie van zwaartekrachtsgolven, golven in de ruimtetijd die geproduceerd worden door massieve objecten. Deze golven zullen dan extra energie wegdragen, zodat de pulsar sneller afremt dan anders. Als de pulsar vervolgens overschakelt van de röntgenfase naar de radiofase, dan komt de overdracht van materie tot een einde. De berg zal langzaam afvlakken en de zwaartekrachtsgolven verdwijnen, zodat de pulsar minder snel afremt.

Volgens de betrokken onderzoekers zou dit scenario voor meer pulsar kunnen gelden. Wellicht is de productie van dit soort “bergen” verantwoordelijk voor een soort van snelheidslimiet van pulsars. Astronomen vermoeden al langer dat een dergelijke limiet zou moeten bestaan, maar waren niet zeker van het mechanisme erachter. Wellicht dat het onderzoek van de de Universiteit Leiden hier meer zekerheid over kan geven.

Het volledige vakartikel van het onderzoek kan hier ingezien worden.

Bron: New Scientist

Reacties

  1. Zwaardere elementen?? Ik dacht dat een neutronenster één groot atoom was.

  2. Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

    Zo worden ze vaak voorgesteld, maar dat is te simpel gedacht. Het klopt dat de kern van een neutronenster de dichtheid heeft van een atoomkern en bestaat uit een soort supervloeistof van neutronen. Maar de korst van een neutronenster bestaat uit zware atoomkernen. Hoe dan ook, in het bronartikel stond duidelijk dat de berg ervoor zorgt dat “atoms beneath it are fusing together” en ik vond dat ook vrij merkwaardig 😉

    http://jiaps.org/assets/1-NeutronStar.gif

Laat wat van je horen

*