Astronomen ontdekken zwaarste neutronenster ooit

Het team, met onder anderen astronoom Jason Hessels van de Universiteit van Amsterdam (UvA), gebruikte voor hun waarnemingen de Amerikaanse Green Bank Telescope in West Virginia. Het resultaat is vandaag gepubliceerd in Nature.

Een neutronenster is de ineengestorte kern van een zware ster, die overblijft als de ster aan het eind van zijn leven explodeert als supernova. De massa is samengeperst in een bol met een diameter van slechts ongeveer 20 kilometer, waardoor de protonen en elektronen zijn samengesmolten tot neutronen.

Een neutronenster kan zelfs compacter zijn dan een atoomkern en een theelepel neutronenster-materie weegt meer dan 500 miljoen ton. Door de enorme dichtheid van de materie zijn neutronensterren natuurlijke laboratoria om de meest extreme eigenschappen van materie te kunnen bestuderen.

Neutronenster PSR J1614-2230
Om de massa van neutronenster PSR J1614-2230 en zijn begeleidende witte dwerg te kunnen meten, hebben de astronomen gebruik gemaakt van een effect dat wordt verklaard door de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein. Deze neutronenster is eigenlijk een pulsar, die regelmatig radio-flitsen uitzendt, vergelijkbaar met de lichtflitsen van een roterende vuurtoren.

PSR J1614-2230 draait 317 keer per seconde om zijn rotatie-as en beschrijft elke negen dagen een baan rond zijn begeleider. Dit dubbelstersysteem staat ongeveer 3.000 lichtjaar bij ons vandaan, met een baanoriëntatie die zeer geschikt is om de massa van de twee sterren precies te kunnen meten.

Als de witte dwerg voor de pulsar staat, moeten de radiogolven van de pulsar vlak langs die ster heen. Doordat de witte dwerg een sterk zwaartekrachtsveld heeft, worden de pulsen vertraagd. Dit effect heet Shapiro Delay en is gebruikt voor de precieze massabepaling van de twee sterren.

`Wij hebben echt mazzel gehad,' zegt Hessels. `Het signaal van de snelroterende pulsar was bijna perfect te volgen. En doordat ook de witte dwerg vrij zwaar is, zagen we een zeer duidelijke, goed te meten Shapiro Delay. We hebben daarbij ook geprofiteerd van een nieuw pulsar-instrument op de Green Bank telescoop.'

Vooraf hadden de astronomen de massa van de pulsar geschat op 1,4 zonsmassa's. Ze waren dus verbaasd dat hij eigenlijk bijna twee keer zo zwaar is als de zon (1,97 zonsmassa's). Zoveel extra massa heeft een grote invloed op het begrip van de samenstelling van zo'n ster: sommige theoretische modellen voorspellen exotische deeltjes zoals hyperonen of kaonen binnen een neutronenster.