Kosmos
Neutronensterren: sterlijken extremer dan fictie
Neem anderhalf keer de zon en pers die samen tot een bol zo groot als Amsterdam-en-omstreken. Dat is een neutronenster: het ingestorte hart van een zware ster na haar supernova. De dichtheid tart elke intuïtie — een theelepel weegt een miljard ton — en de zwaartekracht aan het oppervlak is 100 miljard keer die van de aarde. Na het zwarte gat is dit het extreemste object dat het heelal kent. Maar anders dan een zwart gat kún je een neutronenster zien — en wat we zien is spectaculair.
Hoe ontstaat zoiets?
Als de kern van een zware ster instort, worden protonen en elektronen letterlijk in elkaar geperst tot neutronen. Wat overblijft is in feite één gigantische atoomkern van tien tot vijftien kilometer straal. De ineenstorting werkt als een pirouette: omdat de kern krimpt, versnelt de rotatie — van eens per maand naar tientallen keren per seconde. En het magneetveld wordt meegecomprimeerd tot biljoenen keren dat van de aarde.
Pulsars: kosmische vuurtorens
Langs de magnetische polen van een neutronenster schieten bundels straling de ruimte in. Staan die polen scheef op de rotatieas — zoals bij de aarde — dan zwiepen de bundels rond als het licht van een vuurtoren. Zwiept zo'n bundel over de aarde, dan zien wij een pulsar: een ster die tikt met een regelmaat die atoomklokken naar de kroon steekt.
Jocelyn Bell ontdekte de eerste in 1967; het signaal was zó ritmisch dat het half serieus "LGM-1" werd genoemd — Little Green Men. Inmiddels kennen we duizenden, waaronder milliseconde-pulsars die tot 700 keer per seconde ronddraaien: hun evenaar beweegt met een kwart van de lichtsnelheid.
Magnetars: als magnetisme een wapen wordt
Ongeveer één op de tien neutronensterren wordt geboren als magnetar, met een magneetveld nog eens duizend keer sterker dan een gewone pulsar — het sterkste magneetveld dat we kennen. Zo'n veld vervormt letterlijk de atomen in zijn buurt. Als de korst van een magnetar breekt (een "sterbeving"), volgt een flits die dwars door het halve heelal meetbaar is: de uitbarsting van SGR 1806-20 in 2004 verstoorde satellieten en de ionosfeer van de aarde — vanaf 50.000 lichtjaar afstand.
Kilonova's: de goudfabriek
Draaien twee neutronensterren om elkaar heen, dan verliezen ze energie via zwaartekrachtsgolven en spiraleren ze onherroepelijk naar elkaar toe. De botsing — een kilonova — is een van de gewelddadigste gebeurtenissen in het heelal: een gammaflits, een zwaartekrachtsgolf én een wolk versgesmede elementen tegelijk. De beroemde detectie GW170817 (2017) bewees wat lang vermoed werd: hier ontstaan goud, platina en uranium. De trouwring om je vinger is hoogstwaarschijnlijk kilonova-as.
De grens met het zwarte gat
Neutronensterren hebben een maximum: ergens tussen de twee en drie zonsmassa's houdt zelfs neutronendruk het niet meer. Wat er precies gebeurt rond die grens — en hoe materie zich diep in een neutronenster gedraagt — is een van de openstaande vragen van de natuurkunde. Het antwoord ligt mogelijk in de volgende kilonova die we live zien gebeuren.
Veelgestelde vragen
Hoe zwaar is een neutronenster?
1,4 à 2 zonsmassa's in een bol van ±20 km. Eén theelepel: een miljard ton.
Wat is het verschil tussen een pulsar en een neutronenster?
Elke pulsar is een neutronenster waarvan de stralingsbundels toevallig over de aarde zwiepen. Zwiepen ze niet over ons heen, dan zien we geen pulsen.
Wat gebeurt er als twee neutronensterren botsen?
Een kilonova: zwaartekrachtsgolven + gammaflits + een wolk zware elementen. Zo ontstaat het goud in je sieraden.