Knipperster blijkt kosmische draaitol
De compactste objecten uit het heelal, de zogenaamde neutronensterren, draaien niet alleen razendsnel om hun as, maar maken daarbij ook nog eens een schommelende beweging. Een onderzoeksteam van het Nationaal Instituut voor Ruimteonderzoek SRON en de Universiteit Utrecht leidde dit af uit waarnemingen met een onder leiding van SRON gebouwd instrument aan boord van ESA-röntgensatelliet XMM-Newton.
Neutronensterren zijn ineengestorte resten van wat ooit middelzware sterren waren. Ze zijn ongeveer 20 km in doorsnee, extreem compact en hebben ook een extreem sterk magneetveld. Neutronensterren zijn vooral bekend als pulsars. In dat geval produceert ze een zeer heldere bundel röntgen-, radio- of andersoortige straling. Doordat de sterren zeer snel om hun as draaien – met omwentelingstijden van enkele seconden tot soms wel duizendsten van een seconde – ontstaat een vuurtoreneffect. Als de aarde toevallig in het draaivlak van de bundel ligt, is de kosmische vuurtorenbundel waarneembaar als een knipperende puntbron van straling.
Met de röntgentelescoop XMM-Newton konden de onderzoekers echter ook 'zachte' röntgenstraling waarnemen die uitgezonden wordt door het oppervlak van de neutronenster zelf. Bovendien was met het instrument aan boord van XMM-Newton voor het eerst mogelijk om hoge-resolutie spectra van deze straling te maken. Cor de Vries, Jacco Vink, Mariano Mendez en Frank Verbunt namen op deze manier de neutronenster RX J0720.4-3125 onder de loep.
”De observaties leken aanvankelijk nogal teleurstellend, omdat ze ogenschijnlijk nauwelijks informatie opleverden,“ vertelt Jacco Vink. “We hoopten uit de spectra af te kunnen leiden hoe sterk de zwaartekracht aan het oppervlak is. Daarmee zouden we iets kunnen zeggen over de materie waaruit een neutronenster bestaat.”
Zwart lichaam
De compacte bol materie straalde echter op dezelfde manier als een ordinaire gloeilamp. In dit geval één met een gloeidraad die is verhit tot 1 miljoen graden. “Voor astrofysici leek er weinig lol aan te beleven,“ aldus Vink. Wel bleek de neutronenster in totaal minder straling uit te zenden dan op grond van wat met het gloeilampmodel (natuurkundigen spreken hier van een ‘zwart lichaam’) zou moeten. Daardoor ging men vermoeden dat niet het hele steroppervlak zo heet was.
Door de neutronenster een aantal jaren te volgen constateerde het Utrechtse team dat het spectrum van de ster veranderde en steeds minder op dat van een zwart-lichaamstraler is gaan lijken. Terugkijkend bleek ook het ‘pulsprofiel’ - de ster knippert met een gemiddelde frequentie van 8,391 seconden - te zijn veranderd.
Schommeltempo
De waarnemingen bijken overeen te komen met een neutronenster die niet alleen in 8,391 seconden om zijn as draait, maar daarbij ook om zijn as zelf schommelt. Die schommelduur is nog niet precies bekend, maar duurt enige jaren. Omdat zich in de buurt van de neutronenster verder niets bevindt dat de ster uit evenwicht kan brengen, is de schommeling alleen te verklaren uit het feit dat de neutronenster niet perfect bolvormig is. De ster gedraagt zich daardoor als een draaitol.
Het team neemt zich voor de ontwikkelingen rond deze kosmische draaitol op de voet te blijven volgen in de hoop meer gegevens te krijgen over deze exotische hemellichamen. Binnenkort zullen de waarnemingen nog worden aangevuld met de gegevens van een instrument van SRON-makelij aan boord van de NASA-röntgensatelliet Chandra.
