In de diepten van het heelal vinden verschrikkelijke stralingsproducerende explosies plaats. Deze uitbarstingen duren slechts een fractie van een seconde, maar hun helderheid is groter dan die van een heel sterrenstelsel, waardoor deze gloed zichtbaar is op afstanden van miljarden kilometers. Een onderzoeksgroep gepubliceerd in het tijdschrift “Nature” meldt dat zij de bron van een dergelijke explosie heeft geïdentificeerd.
Neutronensterren zijn een van de meest exotische ruimtevoorwerpen in het heelal. Wanneer een ster zichzelf vernietigt tijdens een supernova-explosie, kan hij een ster achterlaten die volledig uit neutronen bestaat. Omdat neutronen noch een positieve, noch een negatieve lading hebben, kunnen subatomaire deeltjes ongelooflijk dicht bij elkaar worden gepakt zonder elkaar af te stoten, waardoor een extreem dicht ruimtelichaam ontstaat. Zwarte gaten zijn de enige objecten in het bekende heelal die een grotere dichtheid hebben dan neutronensterren.
De diameter van een neutronenster bedraagt doorgaans slechts ongeveer 20 km, maar een theelepel neutronenstermateriaal zou tien miljoen ton wegen. De vortex rond de buitenkant van deze sterren is een zeer chaotisch magnetisch veld. Astronomen denken nu dat dit de bron kan zijn geweest van een heldere uitbarsting van radiogolven, bekend als een snelle radiostoot of FRB, die in 2022 werd gedetecteerd en die slechts twee milliseconden duurde. De radiouitbarsting werd gedetecteerd door de Chime-radiotelescoop in Canada.
“In deze neutronensteromgevingen bevinden de magnetische velden zich echt aan de grenzen van wat het heelal kan produceren. Er is veel discussie geweest over de vraag of deze emissie van straling uit een neutronenster zou kunnen ontsnappen”, zegt Dr. Kenzi Nimmo van het Kavli Instituut voor Astrofysica en Ruimteonderzoek aan het MIT, die de studie leidde.
De onderzoekers konden de polarisatie van de straling schatten door het verschil te meten tussen de richting waarin de straling zich voortbewoog en de hoek waaronder de golven oscilleerden. Ze ontdekten dat deze hoek tijdens de explosie in een S-vorm veranderde, wat aangeeft dat de bron van de explosie moet roteren.
Vervolgens konden ze aantonen dat de straling op weg naar de aarde door een gaswolk was gegaan, waardoor deze ging ‘gloeien’. Ze konden de gaswolk identificeren, waardoor ze met ongekende precisie konden inzoomen op de bron van de straling. Wat ze ontdekten was dat de straling, bekend als FRB 20221022A, van heel dichtbij een neutronenster moet komen, op een afstand van ongeveer 10.000 kilometer, wat minimaal is voor astronomische magnitudes.
“Het is heel dichtbij. Ter vergelijking: we zouden verwachten dat het signaal zich over tientallen miljoenen kilometers verderop zou bevinden als het afkomstig was van een schokgolf”, zegt Nimmo. De neutronenster in kwestie bevindt zich 200 miljoen lichtjaar van de aarde, tien keer verder dan ons naburige Andromedastelsel.
“Inzoomen op een gebied van 10.000 kilometer vanaf 200 miljoen lichtjaar afstand is alsof je de breedte van een DNA-helix van ongeveer 2 nanometer breed op het oppervlak van de maan kunt meten. Rond deze zeer magnetische neutronensterren kunnen geen atomen bestaan; ze zouden eenvoudigweg uit elkaar worden gescheurd door de magnetische velden. Wat hier opwindend is, is dat we ontdekken dat de energie die is opgeslagen in deze magnetische velden, dicht bij de bron, wordt verdraaid en opnieuw gevormd, zodat deze kan worden vrijgegeven als radiogolven die we halverwege het universum kunnen zien”, zegt Kiyoshi Masui, hoogleraar natuurkunde aan het MIT.
