Pulsars, vuurtorens van het universum

In het universum zijn ongeveer 2000 pulsars ontdekt door de mens. Deze regelmatig 'pulserende' astronomische objecten worden ook wel de vuurtorens en klokken van de ruimte genoemd. Pulsars stralen erg veel energie uit, vaak in de vorm van licht, waardoor ze erg goed zichtbaar zijn. Volgens sommige wetenschappers kunnen ze hierdoor gebruikt worden als oriëntatiepunten in de ruimte, moest de mens ooit aan geavanceerde ruimtevaart beginnen.

Wat zijn pulsars?

Pulsars zijn eigenlijk gewoon neutronensterren (zie verder) die een sterke magnetische lading hebben. Daarnaast draaien ze ook erg snel om hun eigen as, waardoor er een elektromagnetisch veld omheen de neutronenster wordt gevormd. Deze neutronenster zendt langs deze elektromagnetische veldlijnen een gebundelde, kolomvormige straling uit (zie figuur 1).

Hoe ontstaan ze?

Bij de dood van een ster zijn verschillende mogelijke uitkomsten. Als een lichte ster, zoals de zon, sterft dan vormt deze meestal een witte dwerg. Daartegenover wordt er tijdens het sterven van het zwaarste type sterren een zwart gat gevormd, maar pas nadat de ster een supernova onderging. Voor de sterren die hier tussen liggen (1,4 tot 3 keer de massa van de zon) werkt het net iets anders. Deze kunnen een supernova ondergaan, maar omdat ze niet genoeg massa hebben om een zwart gat te vormen eindigen ze als een neutronenster. Een pulsar ontstaat als een neutronenster wordt gevormd, maar het impulsmoment (hoekmoment) van de oorspronkelijke ster blijft behouden. Doordat de straal van de neutronenster vele malen kleiner is, stijgt de rotatiesnelheid enorm. Denk hierbij aan de volgende formule:


Wat is een neutronenster?
Tijdens het sterven van een middelgrote ster is er niet voldoende massa aanwezig om het systeem te doen instorten, zoals bij een zwart gat het geval zou zijn. Toch is er een erg grote hoeveelheid massa aanwezig, die plotseling wordt samengeperst in een klein bol met een diameter van ongeveer twintig kilometer. Deze bol bestaat uit al het materiaal dat overblijft van de ster na een supernova, waardoor er een erg sterke aantrekkingskracht aanwezig is. Op figuur 2 is een artistieke weergave van een neutronenster te zien.

Klokken of vuurtorens?

Pulsars worden ook wel de vuurtorens van de ruimte genoemd. Dit komt omdat de stralingen afkomstig van een pulsar, doordat ze langs de magnetische as lopen, te vergelijken zijn met de lichtstralen afkomstig van een vuurtoren. Daarnaast draait de pulsar rond zijn as, net zoals het licht van een vuurtoren ronddraait. Doordat de rotatiesnelheid van de pulsar over lange tijd gelijk blijft, kan men hiervan gebruik maken om de tijd te meten. Eens de duur van één rotatie bekend is, kan men snel ronddraaiende pulsars gebruiken als erg nauwkeurige klokken. Klokken die werken volgens dit principe worden pulsarklokken genoemd.

Ontdekking en geschiedenis van pulsars

In 1967 ontdekten Jocelyn Bell Burnell de eerste pulsar. Antony Hewis, die op het moment van de ontdekking haar supervisor was, kreeg later de Nobelprijs voor deze ontdekking. Burnell had naar eigen zeggen geen spijt dat haar supervisor de prijs kreeg, ondanks het feit dat zij de pulsar voor het eerst had ontdekt. De ontdekking verliep ook niet zonder moeilijkheden. Eerst had men namelijk geen idee wat de ontdekking inhield. Het enige gegeven dat ze hadden was een opgevangen radiosignaal. Dit signaal kwam exact om de 1.337 seconden terug. Door deze nauwkeurigheid werd er even geïnsinueerd dat het signaal afkomstig zou zijn van ruimtewezens, waardoor de eerste naam van deze pulsar LGM (Little Green Men) werd. Later, toen men meer te weten was gekomen over pulsars, werd deze herdoopt tot CP1919.

Pulsars werden ook gebruikt op de gouden plaat bevestigd aan de Pioneer 10. Men had op deze plaat een boodschap aangebracht om eventuele ruimtewezens op de hoogte te brengen van ons bestaan. Men duidde de positie van de zon ten opzichte van 14 pulsars aan op deze plaat. Dit omdat pulsars erg makkelijk te herkennen zijn aan hun frequentie, waardoor er geen verwarring kan ontstaan (zie figuur 3).