Astronomen hebben lang gekoesterde aannames over pulsars omvergeworpen en ontdekt dat deze snel ronddraaiende dode sterren niet alleen radiosignalen uitzenden vanaf hun polen, maar ook vanaf de uiterste randen van hun magnetische bereik. Deze bevinding daagt tientallen jaren van gevestigde theorie uit en onthult een veel complexer gedrag in deze extreme kosmische objecten.
Wat zijn pulsars?
Pulsars zijn een soort neutronenster: de ingestorte kernen van massieve sterren die geen brandstof meer hebben. Door de implosie ontstaat een object dat zo compact is dat een theelepel op aarde 10 miljoen ton zou wegen. Deze ineenstorting genereert ook ongelooflijk krachtige magnetische velden en draait de ster met een snelheid van wel 700 keer per seconde.
Terwijl deze sterren ronddraaien, schieten er stralingsbundels uit hun magnetische polen, die als een vuurtorenstraal door het universum razen. Deze ‘kosmische vuurtorens’ zijn wat wij waarnemen als pulsars, en hun precieze rotatiesnelheid maakt ze tot betrouwbare ‘klokken’ voor het meten van de tijd in het universum.
De nieuwe ontdekking: radio-emissies vanaf de randen
Het onderzoeksteam analyseerde radiowaarnemingen van pulsars van 200 milliseconden (zeer snel draaiende pulsars) naast gammastralingsgegevens. Ze ontdekten dat ongeveer een derde van deze pulsars radiogolven uitzendt vanuit meerdere gebieden rond de ster, en niet alleen vanaf de polen. Daarentegen vertoont slechts 3% van de langzamer roterende neutronensterren vergelijkbaar gedrag.
De correlatie tussen deze verre radio-emissies en gammastraling gedetecteerd door de Fermi-ruimtetelescoop van NASA bevestigde dat beide afkomstig zijn uit dezelfde niet-polaire gebieden rond de pulsars. Dit betekent dat de radiosignalen niet beperkt blijven tot de smalle bundels die traditioneel met pulsars worden geassocieerd.
De rol van huidige bladen
De sleutel tot dit fenomeen lijken ‘current sheets’ te zijn: wervelende stromen van geladen deeltjes die zich ver voorbij de magnetische polen van de pulsar uitstrekken. Het was al bekend dat deze platen gammastraling produceren, en nu is het duidelijk dat ze ook radiogolven genereren.
Het team theoretiseert dat millisecondepulsars radiogolven uitzenden, zowel vanaf hun polen * als* vanaf deze verre stroomplaten. Dit verklaart waarom sommige pulsars grillige radiogolfpatronen hebben: het waargenomen signaal hangt af van hoe de pulsar ten opzichte van de aarde is georiënteerd.
Implicaties voor detectie en onderzoek
Deze ontdekking heeft belangrijke implicaties. Er wordt nu verwacht dat pulsars gemakkelijker te detecteren zijn, omdat radiogolven over een groter bereik aan richtingen uitstralen. Dit is vooral belangrijk voor onderzoek naar zwaartekrachtgolven, dat afhankelijk is van nauwkeurig getimede pulsarsignalen.
“Aangezien we signalen detecteren van zowel de oppervlakken van de sterren als van de uiterste rand van hun magnetisch bereik, laat dit onderzoek zien dat deze kleine, snel draaiende sterren nog complexer en verrassender zijn dan we dachten”, zegt Simon Johnston, teamlid bij CSIRO.
De exacte mechanismen achter hoe radiopulsen tot nu toe van neutronensterren worden gegenereerd, blijven echter een mysterie. Het begrijpen van dit proces is cruciaal voor het gebruik van pulsars als nauwkeurige astronomische instrumenten.
In essentie toont het onderzoek aan dat pulsars veel dynamischer en onvoorspelbaarder zijn dan eerder werd aangenomen, wat een herevaluatie van bestaande modellen vereist.
