Een neutronensterpaar dat 120 miljoen jaar geleden botste en samensmolt, geeft astronomen nieuw inzicht in de afmetingen van deze extreem compacte sterren.
In oktober 2017 namen astronomen voor het eerst zowel rimpelingen in de ruimtetijd (zwaartekrachtgolven) als licht waar van de samensmelting van twee neutronensterren. Het was groot nieuws. Zo groot dat de detectie van deze fusie door sommigen tot ‘de gebeurtenis van de eeuw’ werd gedoopt.
Onderzoekers van het Max Planck Instituut in Hannover hebben aan de hand van deze samensmelting, die men GW170817 noemde, de afmetingen van neutronensterren nauwkeuriger dan ooit bepaald: een factor twee exacter dan eerdere schattingen. Een typische neutronenster, zo schrijft het team in vakblad Nature Astronomy, zou een straal van rond de 11 kilometer hebben.
Lees ook:
Superdichte materie
Neutronensterren zijn de overblijfselen van reusachtige sterren die aan het eind van hun leven tijdens een supernova instortten. Het zijn de compactste sterren die we kennen; één theelepel materie van zo’n ‘overleden ster’ weegt doorgaans meer dan alle mensen op aarde samen.
Over hoe deze extreem dichte materie zich precies gedraagt, is nog veel onbekend. Onderzoek is ingewikkeld omdat het vrijwel onmogelijk is dergelijke omstandigheden op aarde na te bootsen. En dus richten wetenschappers zich op (het ontwikkelen van) modellen, die de eigenschappen van deze mysterieuze neutronensterren en hun materie moeten voorspellen.
“Astronomen en fysici willen heel graag weten hoe groot neutronensterren zijn”, vertelt radioastronoom Jason Hessels (Universiteit van Amsterdam, ASTRON), niet betrokken bij het onderzoek. “Als we immers eenmaal de massa en straal van zo’n ster weten, dan kunnen we belangrijk inzicht krijgen in de eigenschappen van superdichte materie.”
11 kilometer
Aan de hand van samensmeltingen (lees: signalen die daarbij vrijkomen) als GW170817 kunnen astronomen die grootte en massa achterhalen. Een belangrijke stap dus, vindt Hessels. “Dit nieuwe onderzoek geeft een nauwkeurige meting voor de straal van een neutronenster. Bijzonder is ook hoe ze hiervoor informatie uit zwaartekrachtgolven, elektromagnetische golven en de theorie van kernfysica hebben gecombineerd”, aldus de radioastronoom.
Uit het onderzoek blijkt dat de typische neutronenster, die ongeveer 1,4 maal zo zwaar als onze zon is, een straal heeft van ongeveer 11 kilometer. Dat schrijft hoofd van de onderzoeksgroep Badri Krishnan in een persbericht. “Onze resultaten beperken de straal tot ergens tussen 10,4 en 11,9 kilometer”, verduidelijkt hij. “Dat is een factor twee nauwkeuriger dan eerdere resultaten.”
Toekomstperspectief
De resultaten moeten astronomen helpen neutronensterren nog beter te begrijpen. En met een beetje mazzel, zo voegt Hessels toe, wordt dat begrip in de toekomst alleen nog maar groter. “Zwaartekrachtgolfdetectoren worden steeds gevoeliger. Ik verwacht dan ook dat we in de komende jaren dergelijke studies kunnen verrichten op veel meer samensmeltende neutronensterren. Daarmee zouden we bijvoorbeeld de relatie tussen de massa en straal van neutronensterren verder in kaart kunnen brengen.”
Bronnen: Nature Astronomy, Max-Planck-Gesellschaft, IFLScience
Beeld: Goddard Space Flight Center/NASA