Een nieuwe ontdekking heeft de wijdverbreide opvatting dat alle pulsars ordelijk tikkende klokken van het universum zijn, op zijn kop gezet. Een onderzoek uitgevoerd door het Arecibo Observatorium in Puerto Rico heeft bij toeval twee uiterst vreemde pulsars ontdekt die een 'kosmische verdwijningshandeling' ondergaan. Soms zijn ze er, en dan voor zeer lange tijd, zij zijn niet.

De erkenning van het bestaan ​​van dit vreemde gedrag was op zichzelf een toevalstreffer. Het vergde veel geduld van een team van radioastronomen bij Jodrell Bank in het Verenigd Koninkrijk onder leiding van professor Andrew Lyne van de Universiteit van Manchester om het bestaan ​​van deze grotendeels onzichtbare pulsars te bevestigen.

Pulsars draaien snel, sterk gemagnetiseerde neutronensterren. Ze zijn ongeveer 20 mijl in doorsnee met massa's van ongeveer 500, 000 aardes. De rotatie stuurt geladen deeltjes die uit de magnetische polen stromen, waardoor stralen van radiogolven door de lucht zwiepen - zoals de lichtstralen van een vuurtoren. Dit resulteert in pulsen, die kunnen worden ontvangen door terrestrische radiotelescopen.

Intermitterende pulsars zijn een zelden waargenomen populatie van pulsars, die twee toestanden hebben:één wanneer ze pulseren als normale pulsars (de AAN-toestand), en een andere wanneer ze op mysterieuze wijze niet werken, produceren helemaal geen radiogolven (de UIT-status). "Ze schakelen ogenblikkelijk tussen de staten, " merkt Lyne op. "Ze zijn AAN en dan zijn ze weg, verdwijnen zonder enige duidelijke waarschuwing."

Een 34-koppig pulsar-onderzoeksteam, waaronder Dr. Andrew Seymour, een USRA-postdoc bij Arecibo, gebruikten de 7-beam ontvanger om routinematige pulsar-zoekopdrachten uit te voeren in wat zij de PALFA (Pulsar Arecibo L-Band Feed Array) Survey noemen. De twee recent ontdekte intermitterende pulsars brengen het grootste deel van hun tijd door in de UIT-stand. Drie andere soortgelijke pulsars zijn ook bekend, maar ze zijn meestal AAN.

in september 2012, een van deze nieuwe objecten bleek zeer heldere pulsen uit te zenden, en het was gelabeld PSR J1929+1357. Van 169 nieuwe pulsars, vervolgwaarnemingen van de helft daarvan waren begonnen bij Jodrell Bank en deze kandidaat werd in februari 2013 bevestigd als een pulsar met behulp van de 250-ft Lovell-telescoop bij de tweede poging. "Gedurende de volgende 9 maanden werd het niet minder dan 650 keer waargenomen - 100 uur, " zei professor Benjamin Stappers van het Jodrell Bank Centre for Astrophysics en een co-auteur van de publicatie. "Het was slechts 5 keer AAN - slechts 0,8% van de tijd."

De belangrijkste implicatie van deze ontdekking is dat er een extreem groot aantal van deze verdwijnende act-pulsars moet bestaan. Het PALFA-onderzoek, die is gericht op een deel van de Melkweg dat zichtbaar is voor de Arecibo-schotel, dekt slechts eenmaal elke positie in de enquête. Het passeerde waarschijnlijk meer dan 130 soortgelijke pulsars, maar dit was de enige die AAN was op het moment van observatie. Verder, als het niet voor de vroege signalen bij Jodrell Bank was, deze pulsar had gemakkelijk kunnen worden weggegooid als een valse detectie, waarschijnlijk veroorzaakt door radiofrequentie-interferentie. Het PALFA-team schat dat er ongeveer 3, 000 van dergelijke intermitterende pulsars in het onderzoeksgebied, veel groter dan de populatie van normale pulsars.

"Deze verdwijnende pulsars kunnen veel groter zijn dan normale pulsars, " zei Dr. Victoria Kaspi van de McGill University in Canada en de hoofdonderzoeker van het PALFA-project. "In feite, ze kunnen herdefiniëren wat we als normaal beschouwen."

Waarom dit vreemde gedrag? Ten slotte, sinds de oorspronkelijke ontdekking van de pulsar in 1967, er wordt naar verwezen als wonderbaarlijk nauwkeurige kosmische klokken die miljoenen jaren gestaag tikken met een cadans die het tikken van onze beste laboratoriumklokken overtreft. Maar deze langdurige intermitterende pulsars zijn meestal onzichtbaar, wat ongeveer net zo handig is als de klok aan de muur die het grootste deel van de tijd achter een gordijn verborgen is.

"De verklaring van het AAN-UIT-gedrag blijft een puzzel, ", zegt Seymour. "Het geeft aan dat de pulsaromgeving aan het veranderen is, maar wat die veranderingen precies inhouden, staat open voor discussie."

Recente waarnemingen van deze vreemde pulsars suggereren dat hun rotatievertragingssnelheid wanneer UIT slechts 80 procent is van de snelheid wanneer AAN. Een eigenschap van "normale" pulsars is dat hun hartslag in de loop van de tijd zeer geleidelijk vertraagt. Het PALFA-team vermoedt dat de stroom geladen deeltjes, die de radiostralen aansturen die van de pulsar uitgaan, zorgt er ook voor dat de pulsar sneller gaat draaien. Wanneer UIT, deze deeltjesstroom faalt om de een of andere reden en de spin-downsnelheid wordt verminderd. Maar zoals Seymour opmerkt, er is nog geen overeenstemming in de pulsargemeenschap over het AAN-UIT-mechanisme.

De veranderende draaisnelheid wordt afgeleid door te berekenen hoeveel slagen er zijn gemist tijdens de onzichtbare fasen van de pulsar.

PALFA-onderzoeken zijn aan de gang, en niemand kan voorspellen of en wanneer meer voorbeelden van dit fascinerende nieuwe fenomeen zullen worden gevonden. Het is aan het toeval om nog een intermitterende pulsar in de AAN-modus te vangen. Is er een andere kandidaat klaar om zijn geheimen te onthullen, of zal het voor altijd op de loer liggen in de donkere onbekenden van de ruimte?

Lyne hoopt dat vervolgmetingen van PSR J1929+1357 een zeldzaam inzicht zullen geven in de fysica van het pulsar-emissiemechanisme en het veranderende spin-down-fenomeen.