Blijkbaar zijn neutronensterren nog veel bolvormiger dan we dachten.

Wanneer zware sterren aan het einde van hun leven komen, volgt een supernova-explosie waarbij de buitenste lagen van de ster worden weggeslingerd en de sterkern ineenstort tot een zwart gat of neutronenster. Zwarte gaten spreken met hun enorme zwaartekracht waaraan zelfs licht niet kan ontsnappen, natuurlijk enorm tot de verbeelding. Maar ook neutronensterren zijn heel exotische verschijnselen. Ze wegen ongeveer net zoveel als onze zon, maar hebben een doorsnede van slechts 10 kilometer. Daarmee zijn ze zeer compact. En dat resulteert in een zwaartekracht die rond 1 miljard keer sterker is dan hier op aarde.

Bergen
Je hoeft op neutronensterren dan ook geen kilometershoge bergen te verwachten; de enorme zwaartekracht houdt ze klein. Eerder onderzoek suggereerde zelfs dat de bergen op neutronensterren hooguit enkele centimeters hoog konden worden. Maar daarmee hebben we ze overschat, zo blijkt uit een nieuwe studie. De bergen op neutronensterren blijken namelijk nog geen millimeter hoog te kunnen worden. “De bergen kunnen niet groter worden, omdat de korst dan bezwijkt,” aldus onderzoeker Fabian Gittins.

Korst
Van sterren weten we dat ze geen vast oppervlak hebben; het zijn eigenlijk niets anders dan enorme, hete gasbollen. Maar een neutronenster is anders. Door de enorme zwaartekracht zijn hun buitenste lagen wel vast. Ze hebben dus net als de aarde een harde korst, met daaronder een vloeibare binnenkern.

Fractie van een millimeter
De onderzoekers baseren hun conclusies op modellen. “We gebruikten Einsteins relativiteitstheorie om modellen te creëerden die de structuur van het binnenste van neutronensterren beschreven,” vertelt onderzoeker Fabian Gittins aan Scientias.nl. “Vervolgens onderwierpen we de sterren aan een aantal verschillende krachten die hun vorm veranderden. We voerden de druk daarbij langzaam op, tot de korst begon te breken. Het punt waarop dat gebeurde, kwam overeen met het moment waarop de bergen niet groter konden worden.” Het onderzoek wijst uit dat de bergen op neutronensterren slechts een fractie van een millimeter hoog kunnen worden. “Dat was wel een beetje verrassend,” vindt Gittins.

Variaties
De mini-bergen op de neutronensterren zijn eigenlijk niets anders dan variaties in de vorm van de ster. Deze variaties kunnen op verschillende manieren ontstaan, zo vertelt Gittins aan Scientias.nl. “Ze kunnen bijvoorbeeld ontstaan als de ster opeens sneller gaat draaien. Ook kan het magnetisch veld, doordat het druk uitoefent op de korst, van invloed zijn op de vorm van die korst.”

Bijna perfect
Eén ding staat – ongeacht welk proces er aan de vorming van de bergen ten grondslag ligt – wel vast: veel speelruimte is er niet. De zwaartekracht houdt de bergen piepklein. Waar eerder op basis van die enorme zwaartekracht al wel werd vastgesteld dat de neutronenster bijna perfect bolvormig is, wijst deze studie erop dat de neutronenster de perfecte bolvorm nog dichter nadert dan eerder werd aangenomen. “Hier op aarde vinden we het lastig om zulke perfect bolvormige objecten te maken!” merkt Gittins op.

Dat neutronensterren slechts zulke kleine bergen (oftewel afwijkingen van die perfecte bolvorm) kennen, heeft ook implicaties voor het zwaartekrachtgolvenonderzoek. Nadat eerder al de zwaartekrachtgolven van botsende neutronensterren zijn opgevangen, hopen onderzoekers in de toekomst ook de zwaartekrachtgolven van enkele neutronensterren waar te nemen. Maar dat kan wel eens lastiger zijn dan gedacht, zo vertelt Gittins. “De amplitude van de zwaartekrachtsgolven houdt verband met hoe vervormd de neutronensterren zijn. Nu zijn zwaartekrachtsgolven al heel, heel klein. Als ze té klein zijn, kunnen zelfs de meest gevoelige detectoren die we op aarde hebben, ze niet observeren.”