Astronomen hebben een neutronenster gevonden die bijna twee keer zoveel weegt als onze zon – en al die massa zit samengeperst in een balletje van zo’n 30 kilometer.

De massa van het object is, zo is te lezen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, “met afstand de hoogste massa van een neutronenster die met hoge precisie is vastgesteld.” Een gevolg van deze ontdekking is dat we een aantal theorieën over de samenstelling van dit soort extreem compacte sterren kunnen wegstrepen.

Een neutronenster is het overblijfsel van een als supernova ontplofte, zware ster, die niet zwaar genoeg was om een zwart gat op te leveren. In dit geval gaat het om een speciaal soort neutronenster: eentje die om zijn as tolt in een paar milliseconden tijd, en daarom een millisecond pulsar wordt genoemd. Wat de betreffende pulsar, J1614-2230, extra bijzonder maakt, is dat hij een dubbelster vormt met een witte dwergster (het overblijfsel van een lichtere ster). En vanaf de aarde kijken we toevallig bijna precies tegen de zijkant aan van het vlak waarin deze twee sterretjes om elkaar heen bewegen.

Dat laatste gegeven maakte de bovengenoemde massameting van de pulsar mogelijk. De radiogolven die door het sterretje richting aarde worden uitgezonden, gaan namelijk af en toe langs de witte dwerg (zie illustratie). Bij dat passeren worden deze golven vertraagd door de zwaartekracht van de dwerg, een verschijnsel dat volgt uit Albert Einsteins algemene relativiteitstheorie en het Shapiro-vertragingseffect wordt genoemd. Uit dit effect is zowel de massa van de witte dwerg (namelijk een 0,5 zonsmassa), als die van de pulsar af te leiden. Hoe groot de pulsar precies is, is op deze manier niet te berekenen, maar uit modellen volgt dat de straal waarschijnlijk tussen de 11 en de 15 kilometer ligt.

Wat deze grote pulsarmassa in elk geval doet, is een aantal ideeën over neutronensterren naar de prullenmand verwijzen. Zo werd eerder onder meer geopperd dat dit soort sterren zogenoemde hyperonen en kaonen zouden bevatten; exotische deeltjes die onder meer bestaan uit strange-quarks. Klinkt spannend, maar helaas: volgens deze theorieën zouden er geen neutronensterren bestaan met een massa van twee zonsmassa’s, en die zijn er blijkbaar toch. Oftewel: de hoge massa van J1614-2230 maakt het aannemelijker dat neutronensterren alleen maar uit neutronen bestaan.

Zie ook: Neutronenster zet zwarte-gaten-theorie op de tocht.

Bronnen: Nature, NOVA, Nature News

Beeld: Bill Saxton/NRAO/AUI/NSF