Astronomen nemen meest nabije milliseconde pulsar de maat

De meest nabije milliseconde pulsar PSR J437-4715 heeft een straal van 11,4 kilometer en een massa van 1,4 zonsmassa. Het zijn de resultaten van precisiemetingen die door een onderzoeksteam van de universiteit van Amsterdam zijn gedaan. De metingen onthullen meer over de samenstelling en magneetveld van de neutronenster. De onderzoekers publiceren hun bevindingen in een reeks verschillende artikelen.

PSR J0437 is een pulsar, een draaiende neutronenster die elektromagnetische straling uitzendt. De pulsar is ongeveer 510 lichtjaar van de Aarde verwijderd in  de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Pictor – Schilder. PSR J0437 draait 174 keer per seconde om zijn as en heeft een witte dwerg als begeleider.

Net als een vuurtoren zendt de pulsar iedere 7,75 seconden een bundel van radio- en röntgengolven naar de Aarde. Het is de meest nabije milliseconde pulsar tot de Aarde. Daarnaast is het, deels door de nabijheid, de helderste milliseconde pulsar. De pulsar is stabieler dan door mensen gemaakte atoomklokken.

Nationale supercomputer

Voor hun onderzoek maakten de wetenschappers gebruik van de NICER röntgentelescoop aan boord van het ISS. Ze combineerden de röntgengegevens met een techniek die “pulse profile modeling” wordt genoemd. Om dit te kunnen doen berekenden ze complexe statistische modellen met de nationale supercomputer Snellius.

Uiteindelijk waren ze, met behulp van massa metingen gedaan door Daniel Reardon van de Swinburne University of Technology in Australië en collega’s van de Parkes Pulsar Timing Array, in staat om de straal van de ster te berekenen. Ook brachten ze de temperatuurverdeling van de magnetische polen in kaart.

Hoofdonderzoeker Devarshi Choudhury van de universiteit van Amsterdam is blij met de metingen. “Voorheen hoopten we de straal nauwkeurig te kunnen berekenen en het zou geweldig zijn als we konden aantonen dat de hete magnetische polen niet recht tegenover elkaar liggen op het oppervlak van de ster. En dat is ons dus allebei gelukt.”

De onderzoekers melden dat de nieuwe metingen wijzen op een “zachtere toestandsvergelijking” dan eerder werd gedacht. Daarmee bedoelen ze dat de maximale massa van neutronensterren lager moet zijn dan sommige theorieën voorspellen. En dat sluit weer mooi aan bij wat waarnemingen van zwaartekrachtgolven lijken te suggereren. Dat zegt coauteur Anna Watts van de universiteit van Amsterdam.

Meerdere wetenschappelijke artikelen

Het artikel van Devarshi Choudhury en collega’s is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal Letters en is al te vinden op de ArXiv preprint-server.

Het maakt deel uit van een reeks artikelen over milleseconden-pulsars. Er verschijnt onder andere een publicatie over een update van de straalmeting voor de zware pulsar PSR J0740+6620 onder leiding van Tuomi Salmi van de universiteit van Amsterdam, een publicatie over de toestandsvergelijking door Nathan Rutherford van de universiteit van New Hampshire en één over massabepaling door Daniel Readon van de Swinburne University of Technology. Alle drie deze artikelen zijn beschikbaar op de arXiv preprint-server.

Daarnaast verscheen begin 2024 een artikel over de massa en straal van PSR J0030 van Serena Vinciguerra van de universiteit van Amsterdam in The Astrophysical Journal.

Artikelen:

• Devarshi Choudhury et al, A NICER View of the Nearest and Brightest Millisecond Pulsar: PSR J0437−4715, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2407.06789
• Tuomo Salmi et al, The Radius of the High Mass Pulsar PSR J0740+6620 With 3.6 Years of NICER Data, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2406.14466
• Nathan Rutherford et al, Constraining the dense matter equation of state with new NICER mass-radius measurements and new chiral effective field theory inputs, arXiv (2024). arxiv.org/abs/2407.06790
• Daniel J. Reardon et al, The neutron star mass, distance, and inclination from precision timing of the brilliant millisecond pulsar J0437-4715, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2407.07132
• Serena Vinciguerra et al, An Updated Mass–Radius Analysis of the 2017–2018 NICER Data Set of PSR J0030+0451, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/acfb83

Eerste publicatie: 12 juli 2024
Bron: Nederlandse Onderzoeksschool Voor Astronomie