Pulsars zijn snel roterende neutronensterren en soms verhogen ze hun rotatiesnelheid abrupt. Deze plotselinge verandering van spinsnelheid wordt een "glitch" genoemd en ik maakte deel uit van een team dat een gebeurtenis opnam in de Vela Pulsar, met de resultaten die vandaag in Nature zijn gepubliceerd.

Van ongeveer 5-6% van de pulsars is bekend dat ze glitchen. De Vela-pulsar is misschien wel de meest bekende - een zeer zuidelijk object dat ongeveer 11,2 keer per seconde ronddraait en in 1968 door wetenschappers in Australië werd ontdekt.

het is 1, 000 lichtjaar verwijderd, zijn supernova vond plaats rond 11, 000 jaar geleden en ongeveer eens in de drie jaar versnelt deze pulsar plotseling in rotatie.

Deze storingen zijn onvoorspelbaar, en men is nog nooit waargenomen met een radiotelescoop die groot genoeg is om individuele pulsen te zien.

Om te begrijpen wat de storing kan zijn, eerst moeten we begrijpen wat een pulsar maakt.

Instortende sterren

Aan het einde van het leven van een typische ster, een van de drie dingen kan gebeuren.

Een kleine ster, vergelijkbaar met de grootte van onze zon, zal gewoon stilletjes uitsterven als een vuur dat uitgaat.

Als de ster groot genoeg is, een supernova zal plaatsvinden. Na deze enorme explosie zullen de overblijfselen instorten. Als het object groot genoeg is, zal de ontsnappingssnelheid groter zijn dan de lichtsnelheid, en er ontstaat een zwart gat.

Maar als we een ster ter grootte van Goudlokje hebben die groot genoeg is om supernova te worden, maar klein genoeg om geen zwart gat te zijn, we krijgen een neutronenster.

De zwaartekracht is zo sterk dat de elektronen die rond het atoom draaien de kern in worden gedwongen. Ze combineren met protonen in de kern om neutronen te vormen.

Deze objecten hebben naar schatting een massa van ongeveer 1,4 keer de massa van onze zon, en een diameter van 20 km. De dichtheid is zodanig dat een kopje van dit materiaal evenveel zou wegen als de Mount Everest.

Ze roteren ook vrij snel (en vertragen in de loop van de tijd heel geleidelijk) en hebben ook een enorm magnetisch veld, drie biljoen keer die van de aarde. Aan beide uiteinden van deze enorme roterende magneet wordt elektromagnetische straling uitgezonden.

Als een van de polen van deze roterende magneet toevallig langs de aarde scheert, we zien een keer per omwenteling een korte "flits" in radiogolven (en ook in andere frequenties). Dit wordt een pulsar genoemd.

De jacht op een 'glitch'

In 2014 begon ik een serieuze waarnemingscampagne met de 26 meter lange radiotelescoop van de Universiteit van Tasmanië, bij het Mount Pleasant Observatorium, met als doel de glitch van de Vela Pulsar live in actie te vangen.

Ik verzamelde gegevens met een snelheid van 640 MB voor elk bestand van 10 seconden, 19 uur per dag, voor de meeste dagen gedurende bijna vier jaar. Dit resulteerde in meer dan 3 PB aan data (1 petabyte is een miljoen gigabyte) die werd verzameld, verwerkt en geanalyseerd.

Op 12 dec. 2016, om ongeveer 21:36 's avonds, mijn telefoon gaat af met een sms die me vertelt dat Vela een storing had. Het geautomatiseerde proces dat ik had opgezet was niet helemaal betrouwbaar - het was bekend dat radiofrequentie-interferentie (RFI) het ten onrechte veroorzaakte.

Dus sceptisch logde ik in, en deed de test opnieuw. Het was echt! De opwinding was ongelooflijk en ik bleef de hele nacht op om de gegevens te analyseren.

Wat naar boven kwam was nogal verrassend en niet wat werd verwacht. Precies op het moment dat de storing zich voordeed, de pulsar miste een slag. Het pulseerde niet.

De polsslag voor deze "nul" was breed en raar. Niets zoals ik ooit eerder had gezien of gehoord.

De twee volgende pulsen bleken geen lineaire polarisatie te hebben, wat ook voor Vela ongehoord was. Dit betekende dat de storing de sterke magneet had aangetast die de emissie van de pulsar aandrijft.

Na de nul, een trein van 21 pulsen arriveerde vroeg en de afwijking in hun timing was een stuk kleiner dan normaal - ook heel raar.

De storing uitgelegd, soort van

Dus wat veroorzaakt storingen? De hypothese die het best ondersteund wordt, is dat de neutronenster een harde korst en een supervloeibare kern heeft. De buitenste korst is wat vertraagt, terwijl de superfluïde kern afzonderlijk roteert en niet vertraagt.

Dit is een zeer vereenvoudigde uitleg. Wat er werkelijk gebeurt, is behoorlijk complex en omvat microscopische superfluïde wervels die loskomen van het rooster van de korst.

Na ongeveer drie jaar wordt het verschil in rotatie tussen de kern en de korst te groot en de kern "grijpt" de korst en versnelt deze. De gegevens lijken aan te tonen dat het ongeveer vijf seconden duurde voordat deze versnelling plaatsvond. Dit is aan de snellere kant van de schaal die de theoretici hadden voorspeld.

Al deze en andere informatie zou ons kunnen helpen begrijpen wat de "toestandsvergelijking" wordt genoemd - hoe materie zich gedraagt ​​bij verschillende temperaturen en drukken - in een laboratorium dat we hier op aarde gewoon niet kunnen creëren.

Het geeft ons ook Voor de eerste keer, een kijkje in de binnenkant van een neutronenster.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.