Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Trillende sterren

Zoals geologen aardbevingen bestuderen om meer te weten te komen over het binnenste van de aarde, kijken sterrenkundigen naar sterbevingen. Maarten van Hoven deed onderzoek naar trillingen van magnetars, neutronensterren met een extreem sterk magnetisch veld. En ontdekte dat het standaardmodel dat astronomen gebruiken niet altijd klopt.

Eerst maar even vragen wat dat standaarmodel precies is

‘Dat is een verzameling aannames die er in de huidige natuurkunde bestaan omtrent de eigenschappen van een neutronenster: massa, afmetingen, druk, temperatuur en samenstelling. Die eigenschappen zijn niet direct waar te nemen, en ook niet een laboratorium na te bootsen, maar op basis van onze huidige theoretische kennis kunnen ze we tot in zeker detail voorspellen.’

Afbeelding: Artist’s impression van een magnetar (bron: Wikimedia)

En wat is nu het probleem?

‘Astronomische waarnemingen laten zien dat er verschillende trillingen zijn op magnetars. Je hebt relatief langzame trillingen (vanaf 20 per seconde) en snelle trillingen (600 per seconde of meer). De tragere trillingen kunnen we met onze berekeningen simuleren en ze lijken dus goed verklaard te worden met behulp van het ‘standaardmodel’. De snellere trillingen kunnen we daarentegen niet zo eenvoudig verklaren met behulp van een rekenmodel dat ik op basis van het standaardmodel ontwikkeld heb.’

Hoe kan dat nou?

‘Er zijn verschillende mogelijke verklaringen. In het standaardmodel kunnen veronderstellingen zitten die niet stroken met de werkelijkheid. Misschien is het binnenste van neutronensterren bijvoorbeeld heel anders dan wij aannemen.

Wat ook kan, is dat waargenomen trillingen door iets anders veroorzaakt worden dan door bevingen van de ster zelf. Het is denkbaar dat er interessante effecten buiten de ster plaatsvinden in de magnetische atmosfeer van de ster, de ‘magnetosfeer’.

Een laatste mogelijkheid is dat ons rekenmodel nog niet genoeg ontwikkeld is. Zo hebben we de structuur van het magneetveld van een ster simpeler weergegeven dan die in werkelijkheid is. Als we dat aspect aanpassen zou er mogelijk iets anders uit onze berekeningen kunnen komen.”

Wat moeten we nu denken van resultaten uit eerdere onderzoeken?

‘Dit onderzoeksveld bestaat nog maar een jaar of zes, zeven, dus het is nog in volle ontwikkeling. Geleidelijk aan beginnen astrofysici hun rekenmodellen realistischer te maken. Wat dat betreft kun je zeggen dat de resultaten uit eerdere onderzoeken niet of minder kloppen, vergeleken met onze resultaten.’

Hoe worden die rekenmodellen realistischer gemaakt?

‘Wij nemen in onze berekeningen complexe natuurkunde mee, die voordien buiten beschouwing bleef. Zo houden we expliciet rekening met de sterke magnetische koppeling van een magnetar: beweegt de korst, dan beweegt de vloeibare kern mee. Dit effect werd in de eerste publicaties over dit onderwerp niet meegenomen, maar nu blijkt dat het een essentiële bijdrage levert aan trillingen van magnetars.

Voorgaande onderzoeken op dit gebied richtten zich veelal op een deel van het probleem. Bijvoorbeeld de vraag hoe het kan dat de korst van een neutronenster trilt zonder magnetische velden in de buurt. Dat leverde baanbrekende resultaten op die onmisbare bouwstenen vormen voor realistischere berekeningen in nieuw onderzoek.”

Je promoveert op 15 februari. En dan?

‘Na mijn promotie ga ik post-doc-onderzoek doen aan de universiteit van Tel Aviv. Ik zal daar voor een deel van mijn tijd werken aan het probleem van trillende magnetars. Verder zal ik mij verdiepen in andere astrofysische problemen, zoals de fysica van supernova’s, schokgolven, Gamma Ray Bursts (GRB’s) et cetera.’

Promotie

Datum: Woensdag 15 februari 2012, 11.15 uur 
Naam: M.B. van Hoven 
Titel: Seismology of Magnetars
Promotor: prof.dr. K.H. Kuijken

Zie ook