Ze zien eruit als fonkelende sterren. Ze fungeren als knipperende lichten. Maar pulsars zijn iets heel anders. Het zijn de dichte, draaiende lijken van massieve sterren, die met metronomische precisie stralingsbundels door de kosmos afvuren.
In 1967 ontdekten Antony Hewish en Jocelyn Bell Burnell de eerste met behulp van een radiotelescoop. Wat ze vonden was niet alleen een nieuwe ster. Het was een kosmische vuurtoren.
Sinds die ontdekking hebben we meer dan 550 van deze objecten geïdentificeerd. Ze zijn niet allemaal hetzelfde. Maar ze delen allemaal één eigenschap: ze pulseren. De intervallen tussen deze pulsen variëren van een duizendste van een seconde tot vier seconden. Die snelheid is waanzinnig. Een pulsar die zo snel ronddraait, moet ongelooflijk compact zijn.
Hoe een draaiende neutronenster licht creëert
De meeste mensen beschouwen sterren als vuurballen. Pulsars zijn bolletjes neutronen. Het zijn de ingestorte kernen van massieve sterren die als supernova zijn geëxplodeerd. De zwaartekracht is zo sterk dat protonen en elektronen tegen elkaar botsen en neutronen vormen. Het resultaat is een object met een diameter van ongeveer 20 kilometer, maar met de massa van de zon.
Dus hoe pulseren ze?
Het begint met rotatie. De ster draait snel. Het heeft ook een krachtig magnetisch veld. De as van dat magnetische veld ligt niet in één lijn met de rotatieas. Deze mismatch is cruciaal.
Geladen deeltjes van het oppervlak raken gevangen in het magnetische veld. Het veld versnelt ze tot bijna de lichtsnelheid. Terwijl ze rond de magnetische polen draaien, zenden ze straling uit. Deze straling schiet in strakke bundels naar buiten.
Stel je een vuurtoren voor op een rotsachtige kust. Het licht zweeft over het water. Als je op een schip zit, zie je een flits. Dan duisternis. Dan nog een flits. Pulsars werken op dezelfde manier. De balken zwaaien rond. Wanneer ze naar de aarde wijzen, zien we een hartslag. Als ze wegwijzen, zien we niets.
Dit is de pulserende radioster in actie. Hoewel de meeste worden gedetecteerd via radiogolven, zenden sommige ook zichtbaar licht, röntgenstraling en gammastraling uit.
Het langzame verval van kosmische klokken
Pulsars zijn niet eeuwig. Ze verliezen energie. De rotatie vertraagt. De vertraging is klein. Normaal gesproken is dit ongeveer een miljoenste van een seconde per jaar. Je zou het niet merken. Maar na verloop van tijd stapelt het zich op.
Berekeningen suggereren dat deze objecten na ongeveer 10 miljoen jaar “uitschakelen”. Dat is een knipoog in de kosmische tijd. Uiteindelijk verzwakken de magnetische velden. De stralen stoppen. De vuurtoren wordt donker.
Waarom doet dit er toe?
Omdat ze gedurende die 10 miljoen jaar de meest regelmatige tijdwaarnemers in het universum zijn. Hun hartslag is zo stabiel dat wetenschappers ze gebruiken om theorieën over de zwaartekracht te testen. Ze helpen ons te begrijpen wat er met materie gebeurt onder extreme druk. Ze fungeren als natuurlijke laboratoria voor natuurkunde die we op aarde niet kunnen repliceren.
We weten meer over pulsars dan over veel plaatsen op onze eigen planeet. Het zijn overblijfselen. Geesten. Maar ze praten nog steeds met ons. Gewoon in pulsen.
