Een nieuwe simulatie van neutronensterren suggereert dat ze misschien niet zo glad zijn als voorspeld. Deze fluctuatie kan zwaartekrachtgolven veroorzaken die zich in de kosmos voortplanten en kan hier op aarde worden gedetecteerd ...
Neutronensterren zijn de overblijfselen van zware sterren nadat ze zijn ontploft als supernova's. De dichte kern blijft achter, draait snel en bestaat uit alleen neutronen. Ze hebben enorme zwaartekrachtvelden en men denkt dat ze evenveel massa hebben als onze zon, maar slechts 20 kilometer breed. Omdat ze het impulsmoment van hun enorme voorganger in de zon behouden, omdat ze zo klein zijn, wordt verwacht dat ze honderden keren per seconde draaien.
Maar hoe kunnen deze vreemde objecten worden gedetecteerd? Ten eerste kunnen ze worden gezien als zeer stralende pulsars (of mogelijk 'magnetars'), die een straal van straling voorbij de aarde flitsen terwijl ze als een vuurtoren draaien, bundels van hoogenergetische fotonen die worden uitgezonden door de polen van de neutronenster. Maar hoe zit het met het effect dat ze hebben op ruimte-tijd? Kunnen deze massieve lichamen zwaartekrachtgolven veroorzaken? (Opmerking: een zwaartekrachtgolf is een heel ander wezen dan een atmosferische 'zwaartekrachtgolf'.)
Om de scène voor te stellen: stel je voor dat je een perfect bolvormige bal in een zwembad draait. Als de bal perfect stilstaat (niet op en neer beweegt en niet drijft), alleen rond zijn as draait, zullen er geen rimpelingen in het zwembad te zien zijn. Daarom zal elk instrument dat rimpelingen in het zwembad meet, de aanwezigheid van de draaiende bal niet detecteren. Draai nu een voorwerp dat niet bolvormig is (zoals een rugbybal of een American football) in het zwembad. Terwijl dit object draait, zullen de onregelmatigheden op het oppervlak (dat wil zeggen de puntige uiteinden) een golf produceren bij elke omwenteling van het onregelmatige object. Het rimpelinstrument zal de aanwezigheid van de bal in het zwembad detecteren.
Dit is het probleem waarmee wetenschappers worden geconfronteerd die gravitatiegolven van neutronensterren proberen te detecteren. Als het gladde objecten zijn (misschien sferisch of enigszins afgeplat vanwege de spin), kunnen ze in ruimte-tijd geen rimpels veroorzaken en daarom niet worden gedetecteerd. Als het daarentegen onregelmatig gevormde draaiende lichamen zijn, met inhomogeniteiten (brokken of "bergen") aan het oppervlak, kunnen er zwaartekrachtsgolven ontstaan. De klomp zal bij elke rotatie een fluctuatie in ruimtetijd wegnemen. Dit is prima, maar zijn neutronensterren klonterig?
Nou, de vooruitzichten zijn niet erg goed. De ruimte-tijd "rimpel" -detectoren die zwaartekrachtsgolven willen observeren, hebben tot dusver geen enkel teken van deze snel draaiende neutronensterren gedetecteerd. Dit zou kunnen betekenen dat de technologie die we gebruiken niet gevoelig genoeg is om gravitatiegolven te detecteren of dat neutronensterren van nature glad zijn en in de eerste plaats geen gravitatiegolven kunnen produceren.
Matthias Vigelius en Andrew Melatos, onderzoekers van de Universiteit van Melbourne in Australië, denken dat ze nieuwe hoop hebben dat sommige soorten neutronenster kunnen worden gedetecteerd omdat ze van nature klonterig zijn. Met behulp van een nieuwe computermodelleringstechniek gelooft het paar dat zelfs een kleine variatie in het neutronensteroppervlak detecteerbare zwaartekrachtgolven zal produceren. Maar hoe ontstaan deze knobbels? Vaak evolueren sterren als onderdeel van een binair systeem (d.w.z. twee sterren die rond een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien), als men sterft als een supernova, een neutronenster achterlatend, zal het intense zwaartekrachtveld zijn begeleidende ster van zijn gassen ontdoen. Terwijl het gas in de neutronenster wordt geleid, zal het intense magnetische veld het inkomende gas structureel ondersteunen, waardoor een elektron-protonenmengsel ontstaat van oververhit plasma dat bovenop het neutronensteroppervlak zit. De klonters die aan de magnetische polen van de neutronenster worden gevormd, zullen lang meegaan en elke keer dat de ster draait rond de ster vegen. Vigelius en Melatos denken dat detectoren zoals het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) deze karakteristieke signatuur van een onregelmatig gevormde neutronenster mogelijk kunnen detecteren…. op tijd.
Tot dusver zijn deze "klonterige" neutronensterren niet gedetecteerd, maar door voortdurende observatie (belichtingstijd) hoopt men dat op aarde gebaseerde gravitatiegolfobservatoria het signaal uiteindelijk kunnen ontvangen.
Bron: RAS, New Scientist
