Astronomen hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om de leeftijden van milliseconde pulsars, de snelst draaiende sterren in het heelal, nauwkeurig te bepalen. Het is bekend dat de standaardmethode voor het schatten van pulsar-leeftijden onbetrouwbare resultaten oplevert, vooral voor de snel draaiende milliseconde pulsars, zei Bülent Kiziltan, een afgestudeerde student in astronomie en astrofysica aan de Universiteit van Californië, Sant a Cruz. "Een nauwkeurige bepaling van pulsar-leeftijden is van fundamenteel belang, omdat het gevolgen heeft voor het begrijpen van de vorming en evolutie van pulsars, de fysica van neutronensterren en andere gebieden", zei hij.
Kiziltan heeft samen met Stephen Thorsett, professor in astronomie en astrofysica aan UCSC, de evolutie van milliseconde pulsars bestudeerd. Hij presenteerde hun bevindingen tijdens de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Pasadena op maandag 8 juni.
Een pulsar is een snel roterende neutronenster, de ingestorte kern die overblijft nadat een massieve ster als een supernova explodeert. De pulsar zendt radiogolven uit (evenals röntgenstralen en gammastraling) van de magnetische polen van de neutronenster. Omdat de magnetische polen niet zijn uitgelijnd met de draaias van de ster, zwaaien de stralen rond als een vuurtorenbaken en sturen ze pulsen van radiogolven naar waarnemers op aarde. De periode tussen elke puls van radiogolven komt overeen met de rotatiesnelheid van de neutronenster.
“In de meeste gevallen is de enige informatie die we hebben de radiopuls die we van deze compacte sterren ontvangen. Met deze pulsen proberen we de leeftijden, massa's en baanparameters te bepalen - inderdaad een zeer uitdagende taak, 'zei Kiziltan.
Gewone pulsars hebben de neiging om een paar keer per seconde te draaien, en ze vertragen geleidelijk met de leeftijd en worden uiteindelijk te zwak om te detecteren. Pulsen van milliseconden draaien echter honderden keren per seconde. Ze bereiken deze buitengewone spinsnelheden door materiaal van een binaire metgezelster naar zich toe te trekken, een proces dat het impulsmoment van de metgezel naar de pulsar overbrengt.
"Dit spin-up proces is in wezen alsof je reanimatie geeft aan een dode of stervende pulsar, waardoor het een tweede leven krijgt," zei Kiziltan.
De standaardbenadering om de "karakteristieke" of "spin-down" leeftijd van een pulsar te bepalen, is gebaseerd op twee parameters: de periode tussen pulsen en de snelheid waarmee ze vertragen. Kiziltan en Thorsett toonden aan dat deze methode de leeftijd van een pulsar met een factor 10 overschat of onderschat wanneer toegepast op pulsars van milliseconden.
Om de nauwkeurigheid van de standaardtechniek te verbeteren, hebben ze aanvullende beperkingen opgenomen die voortvloeien uit het spin-up-proces en fysieke limieten voor de maximale spinperiode. "We hebben de leeftijdsberekeningen aangepast om in overeenstemming te zijn met deze beperkingen en hebben aangetoond dat deze benadering schattingen kan opleveren die dichter bij de werkelijke leeftijd van de pulsar liggen", zei Kiziltan.
Ze tonen aan dat in sommige gevallen milliseconde pulsars die jong lijken, in feite enkele miljarden jaren ouder kunnen zijn. In andere gevallen kunnen jonge milliseconde pulsars de kenmerken nabootsen van pulsars die zo oud zijn als de melkweg zelf.
Bronnen: AAS, UCSC
