Dichtstbijzijnde 'kosmische vuurtoren' verandert twee keer plotseling van gedaante

Sommige sterren draaien honderden keren per seconde om hun as en sturen daarbij een stipje licht de ruimte in, als een kosmische vuurtoren. Astronomen dachten dat het lichtpatroon van zo'n ster vaststond. Nu blijkt dat niet waar te zijn: bij de dichtstbijzijnde van deze sterren gebeurde iets dat nog nooit eerder is gezien.

De ster in kwestie heet PSR J0437-4715 en is een zogeheten millisecondepulsar: een uitgedoofde, extreem compacte ster die razendsnel ronddraait en daarbij een stralenbundel radiogolven uitzendt, net als een vuurtoren. Elke keer dat die bundel over de aarde scheert, meten telescopen een flits. Al die flitsjes samen vormen een vast "pulsprofiel", een soort vingerafdruk van de ster.

Deze pulsar staat relatief dichtbij en is heel helder, waardoor hij veel wordt gebruikt door astronomen. Ze gebruiken hem bijvoorbeeld om de tijd extreem nauwkeurig te meten en om telescopen te ijken. Daarom hebben onderzoekers de ster zeven jaar lang gevolgd met de Murriyang-radiotelescoop in Australië.

Twee keer dezelfde verandering

In die zeven jaar zagen de onderzoekers iets opvallends: de vingerafdruk van de pulsar veranderde plotseling, en dat gebeurde twee keer na elkaar op dezelfde manier. Beide keren veranderden precies dezelfde drie delen van het lichtpatroon, en die delen hingen ook nog op een vaste manier met elkaar samen: als het ene deel sterker werd, werd het andere juist zwakker.

Dit is de eerste keer dat zulk gedrag is waargenomen bij een millisecondepulsar. Eerder zagen astronomen wel eens veranderingen bij andere soorten pulsars, maar nooit zo'n herhaling van precies hetzelfde patroon bij deze snelst draaiende categorie.

De onderzoekers moesten eerst uitsluiten dat de verandering kwam door een meetfout. De telescoop zelf bleek namelijk langzaam te "verschuiven" in hoe hij de polarisatie van het licht meet, de richting waarin de lichtgolven trillen. Na correctie hiervoor bleef de echte verandering in het signaal van de pulsar over.

Die verandering zat niet alleen in de helderheid, maar ook in de polarisatie van het licht en de hoek waarin het trilt. Dat wijst erop dat de oorzaak niet in de ruimte tussen de ster en de aarde ligt, maar in de magnetische omgeving vlak om de pulsar zelf.

Wat betekent dit (nog) niet
Dit is één onderzoek naar één pulsar. De astronomen weten nog niet waardoor de verandering precies wordt veroorzaakt, en of dit bij andere millisecondepulsars ook gebeurt. Het is een nieuwe waarneming die vragen oproept, geen doorbraak die het gedrag van deze sterren al helemaal verklaart.

Toch is de ontdekking belangrijk. Millisecondepulsars worden gebruikt als extreem precieze klokken, bijvoorbeeld om zwaartekrachtsgolven op te sporen in de ruimte tussen sterrenstelsels. Als hun signaal onverwacht kan veranderen, moeten astronomen daar rekening mee houden. Deze ontdekking geeft bovendien nieuwe aanwijzingen over hoe het magnetische veld rond zo'n razendsnel draaiende ster precies werkt, iets wat nog lang niet volledig wordt begrepen.

Bron: Discovery of Two Consecutive Profile Change Events in the Millisecond Pulsar PSR J0437-4715