Pulsar is snelheidsduivel van het heelal
Hij zendt krachtige elektromagnetische straling uit terwijl hij razendsnel om zijn eigen as tolt. Maak kennis met de pulsar, een van de grootste snelheidsduivels van het heelal.
Pulsars zijn snel ronddraaiende neutronensterren die vanaf de polen krachtige elektromagnetische straling uitzenden.
Wat is de definitie van een pulsar?
Een pulsar is een snel ronddraaiende neutronenster met een krachtig magnetisch veld.
De ster zendt elektromagnetische straling uit. Die kan op aarde worden opgevangen als golven die pulseren op de maat van de omwentelingen van de ster.
En dat gaat supersnel:
- De snelst draaiende neutronenster die tot dusver is gevonden, draait 716 keer per seconde om zijn as.
- Daarmee heeft de ster aan de evenaar een rotatiesnelheid van 259 miljoen km/h ofwel 24 procent van de snelheid van het licht.
- De rotatie kan echter ook lager liggen: de Vela-Pulsar, die circa 1000 lichtjaar van de aarde staat, draait slechts 11,2 keer per seconde rond.
Toch is dat nog steeds een rotatiesnelheid van 2,45 miljoen km/h aan de evenaar.
Dat is ruim 1460 keer zo snel als de aarde, die aan de evenaar met 1669 km/h ronddraait.
- En het is ruim 330 keer zo snel als de zon, waarvan de evenaar een snelheid heeft van 7280 km/h.
Wat is een neutronenster?
Een neutronenster is gevormd uit de resten van een grote ster die is opgebrand en is geëxplodeerd als supernova. Bij deze explosie stort het binnenste van de cel in tot een klein, supercompact object dat voornamelijk uit neutronen bestaat – vandaar de naam.
De Vela-Pulsar, die op circa 1000 lichtjaar van de aarde staat. Hij bevindt zich tussen de resten van een supernova die ongeveer 11.000 jaar geleden ontplofte.
De materie van de sterren gedraagt zich anders dan de atomen waaruit wij en alles om ons heen bestaan.
Gewone materie zoals wij die kennen, bestaat uit atomen die weer zijn samengesteld uit atoomkernen met protonen en neutronen, omringd door een wolk van elektronen.
De sterrenmaterie kan, enigszins versimpeld, worden opgevat als enorme atoomkernen van neutronen.
De dichtheid van de sterrenmaterie is extreem hoog: de pulsar heeft een diameter van circa 20 kilometer, maar weegt ongeveer anderhalf keer zo veel als de zon, terwijl de diameter daarvan 69.500 keer zo groot is.
Dat betekent dat een stukje neutronenster ter grootte van een suikerklontje net zo zwaar is als de Mount Everest.
Zulke compacte materie bestaat er op aarde niet. We kunnen het niet eens nabootsen in het laboratorium.
Waarom zendt een pulsar elektromagnetische straling uit?
Pulsars zenden elektromagnetische straling uit in de ruimte door hun magnetisch veld, dat aan de magnetische polen het krachtigst is. Hier worden geladen deeltjes, zoals elektronen en protonen, versneld tot bijna de lichtsnelheid.
Bij die acceleratie zenden de deeltjes elektromagnetische straling uit in verschillende golflengten, van gamma- en röntgenstraling tot zichtbaar licht en radiogolven.
De straling maakt de pulsar tot een soort kosmische vuurtoren, die continu golven het heelal in stuurt. Maar vanaf de aarde gezien knipperen ze in een vast ritme.
Dat komt doordat de magnetische polen, vanwaar de golven worden uitgezonden, niet op dezelfde plek zitten als de geografische polen – net als op aarde.
Dat betekent dat de straling wordt uitgezonden op manier die vergelijkbaar is met de ronddraaiende lichtkegel van een vuurtoren. Net zoals die lichtkegel in een bepaald ritme op een schip valt, valt de straling op de aarde in het ritme van de omwentelingen van de pulsar.
Hoe werd de eerste pulsar ontdekt?
In 1967 werd de eerste pulsar ontdekt door de Britse astronoom Jocelyn Bell. Ze ving radiosignalen op uit de ruimte die een volkomen regelmatig ritme hadden.
In het begin wist ze niet waar de radiogolven vandaan kwamen. De signalen kregen de naam LGM-1, wat staat voor ‘little green men’, omdat de astronomen niet konden uitsluiten dat het om communicatie van een verre beschaving ging.
Toen de bron gevonden werd, kregen de ronddraaiende neutronensterren de naam ‘pulsar’ vanwege hun pulserende straling.
Sindsdien zijn er meer dan 2500 pulsars ontdekt.
Wat is een glitch?
Alle pulsars gaan heel geleidelijk langzamer draaien naarmate ze energie kwijtraken in de vorm van straling.
Maar vijf tot zes procent van de pulsars versnelt zo nu en dan weer even een beetje. Dat wordt een glitch genoemd.
Astrofysici weten niet hoe neutronensterren dit voor elkaar krijgen, maar de theorie is dat de verklaring ligt in een samenspel tussen de kern en de korst van de pulsar.
Neutronensterren hebben een supervloeibare kern waar neutronen zonder wrijvingsweerstand langs elkaar glijden. De kern is omgeven door een vast buitenste deel met ‘normalere’ materie, waaronder gewone atoomkernen.
Wanneer de ster gaandeweg langzamer gaat draaien, gaat de vloeibare kern daarin niet mee. Net zoals in een grote, ronddraaiende waterballon het water blijft ronddraaien als de ballon zelf wordt afgeremd.
Volgens de theorie ontstaat de glitch als de snelheid van de kern en de korst te veel uit elkaar komen te liggen en de korst in het ritme van de kern wordt gedwongen.
Mogelijk gebeurt dat doordat kleine wervelstromen tussen de twee lagen van vorm veranderen en zorgen voor contact, waardoor de kern de korst een duwtje kan geven.