Wat zijn neutronensterren?

Neutronensterren zijn sterachtige objecten die de grootte van een flinke stad hebben en een massa van ongeveer 1.4 maal die van de Zon. Ze zijn ontstaan na de explosieve dood van andere grotere sterren.

Als sterren met een massa van vier tot acht zonsmassa’s als een supernova exploderen dan blazen ze hun buitenste lagen weg. Wat overblijft is een kleine compacte kern die blijft samentrekken. Het materiaal wordt door de zwaartekracht zo sterk bij elkaar gedrukt dat protonen en elektronen samensmelten tot neutronen. Hier komt de naam neutronenster vandaan.

Neutronen hebben een doorsnede van ongeveer 20 kilometer. Ze zijn zó compact dat een theelepel materiaal meer dan een miljard ton weegt – er van uitgaande dat het je lukt ome die theelepel te vullen want de aantrekkingskracht van een neutronenster is erg groot. Gemiddeld is de zwaartekracht op een neutronenster 2 miljard keer zo groot als de zwaartekracht op Aarde. De zwaartekracht is er groot genoeg om straling af te buigen. Dit is een proces dat bekend staat als een zwaartekrachtlens; het zorgt er voor dat astronomen kunnen zien wat er zich achter een neutronenster bevindt.

De kracht van de supernova waaruit de neutronenster is ontstaan zorgt er voor dat de ster enorm snel om zijn as draait, verschillende keren per seconden. Er zijn neutronensterren bekend die 43.000 keer per minuut om hun as draaien. Die rotatiesnelheid neemt maar zeer langzaam af gedurende de tijd.

Schematische opbouw van een neutronenster

Schematische opbouw van een neutronenster

Als een neutronenster deel uit maakt van een dubbelstersysteem dat de explosie van de supernova heeft overleeft (of als het een passerende begeleider heeft gevangen) dan ziet het plaatje er anders uit.Als de tweede ster minder zwaar is als onze Zon dan zal materie van deze ster in een ballonachtige wolk om de neutronenster gaan draaien. We noemen dit de Roche-schil. Begeleiders die tot 10 maal zo groot zijn als onze Zon doen min of meer hetzelfde maar dan is de situatie veel instabieler en verloopt het strippen van de begeleider veel sneller.

Begeleiders van meer dan tien zonsmassa’s verplaatsen hun materie in de vorm van een stellaire wind. De materie stroomt langs de magnetische polen van de neutronenster. Dit leidt tot een pulseren dat in röntgenlicht goed waarneembaar is. Het röntgenlicht ontstaat door de hele hoge temperatuur die met dit proces is gemoeid.

Schematische weergave van de werking van een pulsar

Schematische weergave van de werking van een pulsar

In 2010 waren er m.b.v. Radio-astronomie ongeveer 1800 pulsars ontdekt en 70 pulsars aan de hand van uitbarstingen van gamma-straling. Er zijn zelfs pulsars die een planetenstelsel hebben.

Soorten neutronensterren
Er zijn neutronensterren die bundels materie uitstoten met de snelheid van het licht. Als deze bundels in het gezichtsveld van de Aarde passeren zijn ze zichtbaar als het licht van een vuurtoren. Deze verschijning heeft gezorgd voor de naam pulsar.

Als een röntgenpulsar het materiaal van een massievere begeleider invangt dan reageert dat materiaal met het magnetische veld en worden er hoog-energetische bundels geproduceerd die zichtbaar zijn in het optische, het radio of het gamma spectrum. Omdat de voornaamste energiebron afkomstig is van materie van hun begeleider worden dit ook wel accretie aangedreven pulsars genoemd. Spin-aangedreven pulsars worden aangedreven door de rotatie van de ster waarbij hoog-energetische elektronen reageren met het magneetveld boven de polen van de pulsar. Jong neutronensterren kunnen, voordat ze afkoelen ook röntgenstralen produceren als sommige delen van de ster heter zijn dan andere delen.

Schematische weergave van een röntgen pulsar

Schematische weergave van een röntgen pulsar

Als materiaal van de pulsar in de magnetosfeer versnelt produceert de neutronenster gamma-straling. Dit transport van energie zorgt er voor dat de rotatie van de pulsar wordt vertraagd.

Magnetars zijn neutronensterren met een magneetveld dat duizend keer sterker is dan het gemiddelde magneetveld van een neutronenster. Magnetars hebben langzamere rotatiesnelheden als gevolg van dit zeer sterke magneetveld.

 

Eerste publicatie: 1 augustus 2013
Laatste keer bewerkt op: 4 maart 2017