PSR J0437 is een pulsar, een ronddraaiende neutronenster die elektromagnetische straling uitzendt. Hij staat op zo'n 510 lichtjaar van de aarde in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Schilder. PSR J0437 draait 174 keer per seconde om zijn as en heeft een witte dwergster als begeleider. De pulsar zwiept als een op hol geslagen vuurtoren elke 5,75 milliseconde een bundel radiostraling en röntgenstraling richting aarde. Het is daarmee de dichtstbijzijnde millisecondepulsar. Het is ook, mede doordat hij zo dichtbij staat, de helderste millisecondepulsar. En het is een stabielere klok dan door de mens gemaakte atoomklokken.
Nationale supercomputer
Voor hun onderzoek maakten de wetenschappers gebruik van gegevens van de NICER-röntgentelescoop aan boord van het ISS. Ze combineerden de röntgengegevens met een techniek genaamd pulsprofielmodellering. Hiervoor rekenden ze op de Nederlandse nationale supercomputer Snellius complexe statistische modellen door. Uiteindelijk konden ze de straal van de ster berekenen, mede dankzij massabepalingen door Daniel Reardon (Swinburne University of Technology, Australië) en collega's van de Parkes Pulsar Timing Array. Ook brachten ze de temperatuurverdeling van de magnetische polen in kaart.
Leider van het onderzoek Devarshi Choudhury (Universiteit van Amsterdam) is opgetogen over de metingen: "Vooraf hoopten we dat het zou lukken om de straal nauwkeurig te berekenen. En het zou fantastisch zijn als we zouden kunnen aantonen dat de hete magnetische polen niet netjes tegenover elkaar zouden liggen op het steroppervlak. En dat is gewoon allebei gelukt!"
Tekst gaat verder na video.
Animatie van millisecondepulsar PSR J0437-4715. Links zoals we de ster vanaf de aarde zien. Rechts gezien vanuit het equatoriale vlak van de ster. De paarsroze kleur geeft de temperatuur aan van de hotspots aan de polen. Wit is relatief koel. Paars is heet. Omdat de ster zo compact is, is in de animaties ook het effect te zien van lichtbuiging door extreme zwaartekracht. In het rechterpaneel zijn bijvoorbeeld beide rotatiepolen van de ster tegelijkertijd zichtbaar. (c) NASA/Sharon Morsink/Devarshi Choudhury et al. [afbeelding in hoge resolutie | video op Youtube]
Maximumgewicht
De onderzoekers melden dat de nieuwe metingen duiden op een 'zachtere equation of state' (toestandsvergelijking) dan gedacht. Daarmee bedoelen ze dat het maximumgewicht van neutronensterren lager moet zijn dan sommige theorieën voorspellen. "En dat komt dan weer mooi overeen met waar waarnemingen van zwaartekrachtsgolven op lijken te hinten," aldus medeauteur en neutronenster-expert Anna Watts (Universiteit van Amsterdam):
De komende tijd hopen de onderzoekers meer gegevens van de NICER-röntgentelescoop binnen te krijgen van dezelfde pulsar en van andere pulsars. Uiteindelijk willen de onderzoekers voor elke neutronenster kunnen voorspellen waarvan de ster gemaakt is en welke krachten er tussen de deeltjes spelen.
Wetenschappelijk artikelen
A nicer view of the nearest and brightest millisecond pulsar: PSR J0437−4715. Door: Devarshi Choudhury, Tuomo Salmi, Serena Vinciguerra, Thomas E. Riley, Yves Kini, Anna L. Watts, Bas Dorsman, Slavko Bogdanov, Sebastien Guillot, Paul S. Ray, Daniel J. Reardon, Ronald A. Remillard, Anna V. Bilous, Daniela Huppenkothen, James M. Lattimer, Zaven Arzoumanian, Keith C. Gendreau, Sharon M. Morsink, & Wynn C.G. Ho. Geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal Letters. [origineel (als gepubliceerd) | preprint]
De wetenschappelijke publicatie van Devarshi Choudhury en collega's maakt deel uit van een set van publicaties over millisecondepulsars. Er is onder andere een publicatie in aantocht over een update van de meting van de straal van de zware pulsar PSR J0740+6620 geleid door Tuomo Salmi (Universiteit van Amsterdam), eentje over de toestandsvergelijking door Nathan Rutherford (University of New Hampshire, Verenigde Staten) en eentje over de massabepaling door Daniel Reardon (Swinburne University of Technology, Australië). Verder verscheen er begin 2024 een publicatie over de massa en straal van PSR J0030 door Serena Vinciguerra (Universiteit van Amsterdam).
Financiering
Het onderzoek van Choudhury is mede gefinancierd met een ERC-beurs van Anna Watts. De rekentijd op de nationale supercomputer Snellius is gefinancierd met een beurs van NWO.