Een belangrijke doorbraak in hoe we botsingen met dode sterren en de uitdijing van het heelal kunnen begrijpen, is gemaakt door een internationaal team, geleid door de Universiteit van East Anglia.

Ze hebben een ongewone pulsar ontdekt - een van de gemagnetiseerde draaiende 'vuurtorens' van neutronensterren in de ruimte die zeer gefocuste radiogolven uitzendt vanaf zijn magnetische polen.

De nieuw ontdekte pulsar (bekend als PSR J1913+1102) maakt deel uit van een dubbelstersysteem - wat betekent dat het in een zeer strakke baan is opgesloten met een andere neutronenster.

Neutronensterren zijn de dode stellaire overblijfselen van een supernova. Ze zijn gemaakt van de meest dichte materie die we kennen - honderdduizenden keren de massa van de aarde inpakken in een bol ter grootte van een stad.

Over ongeveer een half miljard jaar zullen de twee neutronensterren botsen, waarbij verbazingwekkende hoeveelheden energie vrijkomen in de vorm van zwaartekrachtsgolven en licht.

Maar de nieuw ontdekte pulsar is ongebruikelijk omdat de massa's van zijn twee neutronensterren heel verschillend zijn - waarvan de ene veel groter is dan de andere.

Dit asymmetrische systeem geeft wetenschappers het vertrouwen dat het samensmelten van dubbele neutronensterren essentiële aanwijzingen zal opleveren over onopgeloste mysteries in de astrofysica, waaronder een nauwkeuriger bepaling van de uitdijingssnelheid van het heelal, bekend als de Hubble-constante.

De vondst, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , werd gemaakt met behulp van de Arecibo-radiotelescoop in Puerto Rico.

Hoofdonderzoeker Dr. Robert Ferdman, van UEA's School of Physics, zei:"In 2017, wetenschappers van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ontdekten voor het eerst de samensmelting van twee neutronensterren.

"De gebeurtenis veroorzaakte zwaartekrachtgolfrimpelingen door het weefsel van de ruimtetijd, zoals voorspeld door Albert Einstein meer dan een eeuw geleden."

Bekend als GW170817, dit spectaculaire evenement werd ook gezien met traditionele telescopen bij observatoria over de hele wereld, die zijn locatie in een verre melkweg identificeerde, 130 miljoen lichtjaar van onze eigen Melkweg.

Dr. Ferdman zei:"Het bevestigde dat het fenomeen van korte gammastraaluitbarstingen het gevolg was van de samensmelting van twee neutronensterren. En nu wordt aangenomen dat dit de fabrieken zijn die de meeste van de zwaarste elementen in het heelal produceren, zoals goud."

De kracht die vrijkomt in de fractie van een seconde wanneer twee neutronensterren samensmelten, is enorm - naar schatting tientallen keren groter dan alle sterren in het heelal samen.

Dus de GW170817-gebeurtenis was niet verrassend. Maar de enorme hoeveelheid materie die door de fusie werd uitgestoten en de helderheid ervan was een onverwacht mysterie.

Dr. Ferdman zei:"De meeste theorieën over deze gebeurtenis gingen ervan uit dat neutronensterren opgesloten in binaire systemen qua massa erg op elkaar lijken.

"Onze nieuwe ontdekking verandert deze aannames. We hebben een binair systeem ontdekt dat twee neutronensterren met zeer verschillende massa's bevat.

"Deze sterren zullen over ongeveer 470 miljoen jaar botsen en samensmelten, wat lang lijkt, maar het is slechts een klein deel van de leeftijd van het heelal.

"Omdat één neutronenster aanzienlijk groter is, zijn gravitatie-invloed zal de vorm van zijn begeleidende ster vervormen - grote hoeveelheden materie wegnemen net voordat ze daadwerkelijk samensmelten, en mogelijk helemaal te verstoren.

"Deze 'getijdenverstoring' werpt een grotere hoeveelheid heet materiaal uit dan verwacht voor binaire systemen met gelijke massa, wat resulteert in een krachtigere emissie.

"Hoewel GW170817 kan worden verklaard door andere theorieën, kunnen we bevestigen dat een oudersysteem van neutronensterren met significant verschillende massa's, vergelijkbaar met het PSR J1913+1102 systeem, is een zeer plausibele verklaring.

"Misschien nog belangrijker, de ontdekking benadrukt dat er veel meer van deze systemen zijn, die meer dan één op de tien samensmeltende dubbele neutronensterren vormen."

Co-auteur Dr. Paulo Freire van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn, Duitsland, zei:"Een dergelijke verstoring zou astrofysici in staat stellen belangrijke nieuwe aanwijzingen te krijgen over de exotische materie die het interieur van deze extreme, dichte objecten.

"Deze materie is nog steeds een groot mysterie - het is zo dicht dat wetenschappers nog steeds niet weten waar het van gemaakt is. Deze dichtheden gaan veel verder dan wat we kunnen reproduceren in laboratoria op aarde."

De verstoring van de lichtere neutronenster zou ook de helderheid van het materiaal dat door de fusie wordt uitgestoten, vergroten. Dit betekent dat samen met zwaartekrachtgolfdetectoren zoals de in de VS gevestigde LIGO en de in Europa gevestigde Virgo-detector, wetenschappers zullen ze ook kunnen observeren met conventionele telescopen.

Dr. Ferdman zei:"Opwindend, dit kan ook een volledig onafhankelijke meting van de Hubble-constante mogelijk maken - de snelheid waarmee het heelal uitdijt. De twee belangrijkste methoden om dit te doen staan ​​momenteel op gespannen voet met elkaar, dus dit is een cruciale manier om de impasse te doorbreken en in meer detail te begrijpen hoe het heelal evolueerde."

"Asymmetrische massaverhoudingen voor heldere dubbele neutronensterfusies" is gepubliceerd in het tijdschrift Natuur op 8 juli, 2020.