Een ronddraaiend kosmisch kadaver is het enige dat overblijft van een zware ster die zo'n 4.600 lichtjaar van de aarde zweeft na een explosieve dood te hebben ondergaan. Nu hebben astronomen ontdekt dat dit lijk de meest massieve neutronenster is die ooit is ontdekt.
Ze zeggen zelfs dat het zo massief is - ongeveer 2,14 keer de massa van onze zon verpakt in een bol met een diameter van hoogstwaarschijnlijk 20 kilometer - - dat het bijna de limiet is om te kunnen bestaan.
Deze neutronenster, J0740 + 6620 genaamd, zendt bakens van radiogolven uit en draait met een duizelingwekkende snelheid van 289 keer per seconde, waardoor het een pulsar wordt. De nieuwe schatting voor de massa van de pulsar maakt hem zwaarder dan de vorige recordhouder - een draaiende neutronenster die ongeveer 2,01 keer de massa van de zon weegt, zei hoofdauteur Thankful Cromartie, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Virginia. Het bepalen van de massa van de nieuwe recordhouder 'was absoluut spannend', voegde ze eraan toe.
De wetenschappers zagen de kans om het stellaire lijk te bestuderen in gegevens die werden verzameld door radiotelescopen bij de Green Bank Observatory en de Arecibo Observatory. De gegevens zijn afkomstig van een samenwerking die het Noord-Amerikaanse Nanohertz-observatorium voor gravitatiegolven of NANOGrav wordt genoemd, met als doel een aantal van deze snel draaiende pulsars overal in de lucht te observeren.
Terwijl ze naar NANOGrav-datasets keken, zagen Cromartie en haar team 'een hint' van een natuurkundig fenomeen waarmee ze de massa van de pulsar konden voorspellen. Vervolgens gebruikten ze de Green Bank Telescope in West Virginia om deze "hint" nader uit te zoeken.
De astronomen merkten op dat, op basis van de locatie van de pulsar, de radiogolven die het regelmatig uitzond de telescoop eerder een smokje hadden moeten bereiken dan ze in werkelijkheid deden. Dit fysische fenomeen, de Shapiro-vertraging genoemd, vindt plaats wanneer een ander hemellichaam in een baan rond een draaiende neutronenster draait, gebonden door de zwaartekracht van de ster. Wanneer het object, in dit geval een witte dwergster, voor de pulsar langsgaat, vervormt het baanobject de ruimte waar het radiosignaal heen zou reizen enigszins, zodat de radiogolven enigszins vertraagd bij onze telescopen aankomen.
Wetenschappers gebruiken deze vertragingen om de massa van zowel de pulsar als de witte dwerg te berekenen.
De recente ontdekking zou meer informatie kunnen onthullen over supernova's en hoe neutronensterren worden geboren, zei Cromartie. Wanneer grote sterren sterven, ontploffen ze meestal als supernova's. Zo'n explosie zorgt ervoor dat de ster op zichzelf ineenstort en een neutronenster wordt of, als het echt enorm is, een zwart gat.
Er is een limiet aan hoe massieve neutronensterren kunnen zijn, zei Cromartie. Onderzoekers meldden in 2017 dat zodra een ster 2,17 keer de massa van de zon bereikt, die ster gedoemd is tot een donker bestaan als een stofhongerig zwart gat. Dit suggereert dat J0740 + 6620 "die grens" echt overschrijdt, zei Cromartie. Meer massief, en de ster zou in een zwart gat zijn ingestort.
Er wordt gedacht dat een aantal echt vreemde fysica zich voordoet in zulke dichte sterrenobjecten. Het vinden van een die de grens van het bestaan nadert, zou meer kunnen onthullen over wat er diep van binnen gebeurt, maar ook over hoe zeer dichte materialen zich gedragen, voegde ze eraan toe.
En dus 'het op deze manier observeren van neutronensterren lijkt op het gebruik van een laboratorium in de ruimte om kernfysica te bestuderen', voegde ze eraan toe. Nu, zei ze, hoopt ze deze pulsar regelmatiger te kunnen observeren met telescopen zoals de Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Telescope, of CHIME, en NASA's Neutron Star Interior Composition Explorer Telescope, of NICER, die aan boord van het International Space Station vliegt . Met die waarnemingen kon ze de massameting verfijnen.
De wetenschappers rapporteerden hun bevindingen op 16 september in het tijdschrift Nature Astronomy.
- 9 ideeën over zwarte gaten die je zullen verbazen
- De 12 vreemdste objecten in het heelal
- 5 redenen waarom we in een multiversum kunnen leven
