Soep met ballen

Turbulentie bij pulsar zorgt voor radiostoten

De Krabnevel (Foto: Chandra X-ray Observatory)
Zoom
De Krabnevel (Foto: Chandra X-ray Observatory)

Voor het eerst hebben astronomen het radiosignaal van een ‘pulsar’ tot op de nanoseconde gevolgd. Is dat even raar: de majestueuze energiestoten van de pulsar worden opgewekt door nietige balletjes plasma, per stuk niet groter dan een strandbal.

Ruim zesduizend jaar geleden gebeurde er iets opmerkelijks in het heelal. In de Krabnevel, duizenden miljarden kilometers verwijderd van de aarde, werd een propje superhete materie samengeperst tot een bal. Groter en groter werd de dichtheid van de plasmaklont - tot zich een heftig natuurkundig fenomeen voordeed. De bal klapte in elkaar. Een immense stoot radiostraling was het gevolg. De radiogolf flitste door het heelal. En bereikte, na een reis van zesduizend jaar, de aarde. Daar werd hij opgevangen, en zou hij zorgen voor opwinding onder wetenschappers. De radiogolf kan belangrijk nieuw licht werpen op de vraag hoe een pulsar precies werkt, meent de Amerikaanse onderzoeker Tim Hankins. Een ‘pulsar’, ofwel neutronenster, is het supercompacte restant van een ster die in elkaar is geklapt. Zó compact is een neutronenster, dat de elektronen en atoomkernen er zijn samengeperst tot een gloeiendhete neutronensoep. Die onwereldse soep wordt omgeroerd door magneetvelden, draait als een waanzinnige om zijn as en spuugt twee smalle bundels radiostraling het heelal in. Een rondzwiepende pulsar heeft veel weg van een vuurtoren die een lichtbundel uitzendt. In zo’n absurde omgeving kunnen imploderende strandballen er ook best bij. In de Krabnevel zit er eentje, zo’n pulsar. De nevel ontstond in het jaar 1054. In dat jaar ontplofte er volgens oude Chinese geschriften in het sterrenbeeld Stier een ster. Dat is tegenwoordig de Krabnevel: een wolk ontploffingspuin, met middenin een pulsar die dertig keer per seconde om zijn as wentelt. Onderzoeker Tim Hankins besloot de pulsar te bestuderen met nieuwe, supergevoelige apparatuur waarmee een stoot radiostraling tot op de miljardste seconde uit elkaar kan worden gehaald. En daar vonden hij en zijn collega’s iets ongewoons. Sommige radiostoten blijken te bestaan uit deelsignalen, per stuk niet langer dan twee miljardste seconden lang. Dat duidt op een gebiedje ter grootte van een strandbal: twee nanoseconden is de tijd die licht nodig heeft om een object van minder dan een meter te doorkruisen. En dat betekent weer dat er van de theorieën over hoe neutronensterren precies radiosignalen opwekken er maar eentje kan kloppen – die van de turbulentie vlak boven de neutronenster. Of daarmee alle pulsars zijn verklaard, valt zeer te betwijfelen. Van de ruim duizend pulsars die inmiddels zijn ontdekt, zijn er maar drie net zo hevig als de pulsar in de Krabnevel. De Krabnevel is eerder een kosmische curiositeit. Wat dat betreft is Hankins’ waarneming eerder het begin van een verklaring dan de ‘belangrijke doorbraak’ die zijn werkgever, de Technische Universiteit van New Mexico, opeist in de persberichten. Goed voor een publicatie in Nature is de ontdekking wél. De onderzoekers stellen vol trots vast dat hun strandbalachtige radiozenders ‘veruit de kleinste objecten zijn die ooit buiten het zonnestelsel zijn gedetecteerd en herleid’. Maar ook die bewering is misschien iets teveel van het goede. In onder meer Leiden en Amsterdam doen sterrenkundigen al jaren onderzoek naar veel nietiger objecten: onzichtbaar kleine korreltjes stof en gruis, die rond dwarrelen tussen de sterren. Maarten Keulemans, NOS Online T.H. Hankins et al., “Nanosecond radio bursts from strong plasma turbulence in the Crab pulsar”. In: Nature, Vol. 422, 13 maart 2003, 141-143.