Eerste optische pulsar in naburig sterrenstelsel

Ierse en Deense astronomen zijn er in geslaagd een optische pulsar in een naburig sterrenstelsel te identificeren. Een pulsar is een sterretje met een diameter van 10 tot 20 km, waarin ongeveer evenveel materie zit samengeperst als in de zon. Het is het centrale restant van een zware ster, die aan het einde van zijn normale bestaan onstabiel werd en zichzelf opblies. Zo'n ster-restant draait heel snel om zijn as, éénmaal in enkele seconden tot honderden malen per seconde, en zendt zijn straling uit in de vorm van bundels die net zoals die van een vuurtoren in het rond zwiepen.

Momenteel zijn er ruim 550 pulsars bekend. De meeste verraden zich door hun pulsjes radio- of röntgenstraling. Slechts twee heeft men ook in zichtbaar licht zien "knipperen'. Die twee bevinden zich echter in ons eigen melkwegstelsel, dus staan relatief dichtbij. De ontdekking van optische flitsen van een pulsar in een ander sterrenstel mag dus wel een tour de force worden genoemd: het is een goede illustratie van waar men nu in de moderne sterrenkunde toe in staat is.

De betreffende pulsar bevindt zich in de Grote Magelhaense Wolk, een (klein) sterrenstelsel op ongeveer 160.000 lichtjaar van de aarde. In dat stelsel bevinden zich neveltjes die de restanten zijn van de buitenste delen van sterren die zichzelf hebben opgeblazen. In de jaren tachtig werd ontdekt dat er uit één zo'n neveltje pulsjes röntgenstraling komen, 20 per seconde, en dat ook de helderheid van dit neveltje in dit tempo verandert. Dit wees er op dat zich in die nevel een pulsar verborgen hield. Uit de uitdijing van de nevel kon men afleiden dat de explosie rond het jaar 1235 moet hebben plaatsgevonden.

In 1992 maakten Italiaanse astronomen met de Europese 3,5 meter New Technology Telescope (NTT) op La Silla (Chili) gedetailleerde opnamen in zichtbaar licht van de nevel. Zij ontdekten er twee sterachtige objecten in, maar door de lange belichtingstijden was het niet mogelijk uit te maken welke een veranderlijke helderheid had en dus de pulsar zou kunnen zijn. Wel leek het noordelijke object, dat meer puntvormig was, een betere kandidaat dan het zuidelijke.

Ierse en Deense astronomen hebben dit neveltje nu nogmaals waargenomen met de NTT. Deze keer werd echter gebruik gemaakt van een elektronische detector die zo gevoelig is dat hij afzonderlijke lichtdeeltjes (fotonen) kan registreren. Van elk foton dat van het neveltje kwam kon nu precies de positie en het tijdstip van aankomst worden vastgelegd. Vooral deze laatste informatie zou van cruciaal belang zijn voor het identificeren van de pulsar.

Terug op hun instituten analyseerden de astronomen de aankomsttijden van de fotonen in verschillende delen van het beeldveld. Doel was het zoeken naar een periodiciteit en het vaststellen van de exacte plaats daarvan. De periodiciteit, van 0,05 seconde (in overeenstemming met de eerdere röntgenwaarnemingen) was al snel gevonden, maar pas na ruim drie maanden zwoegen kon het punt worden gelokaliseerd waar deze periodiciteit het sterkst was. Het blijkt inderdaad om de noordelijkste van de twee verdachte objecten te gaan.

Dat deze analyses zoveel tijd in beslag namen is niet zo verwonderlijk als men weet dat er tijdens de waarnemingen slechts gemiddeld twee fotonen per seconde van de pulsar werden opgevangen. Tijdens zo'n seconde ging de pulsar echter ook nog eens twintig maal aan en uit. En dit verbrokkelde waarnemingsmateriaal werd nog eens overspoeld door de vele fotonen die van de veel heldere nevel zelf kwamen. Voor alle zekerheid analyseerden de astronomen daarom twee series onafhankelijke waarnemingen, verricht tijdens twee verschillende nachten.

De nu gedentificeerde pulsar lijkt veel op de Krabpulsar: een van de slechts twee pulsars in ons melkwegstelsel die ook optisch zijn gedentificeerd. De Krabpulsar is het centrale restant van de ster die zichzelf in het jaar 1054 opblies, dus bijna twee eeuwen eerder dan de ster in de Magelhaense Wolk. Voor astronomen is het altijd belangwekkend om het gedrag van gelijksoortige objecten in verschillende sterrenstelsels te bestuderen. Daarom zal deze eerste extragalactische, optische pulsar in de komende jaren zeker met grote telescopen nog beter worden bestudeerd.

    • George Beekman