Is er water op PSR B 1257+12?

Want dat kan duiden op leven rondom de neutronenster

De neutronenster PSR B 1257+12, met zijn twee planeten Draugr en Poltergeist. Het zijn reuze-Aardes, of mini-Neptunussen.

Op de planeten rond neutronensterren zou zich vloeibaar water kunnen bevinden, rekende een Leidse astronoom uit. ‘Zelfs in zo’n extreme omgeving kan een plek bestaan waar zich mogelijk leven kan ontwikkelen.’

Dit verhaal begint met een ontploffing, en een overlijden. Voor grote sterren is dat hetzelfde. Het levert een verschrikkelijke klap op, zo hevig dat verreweg de meeste massa van de ster het heelal in wordt geslingerd en atoomkernen samensmelten tot nieuwe elementen die anders niet zouden bestaan. Voor de ster is dat het einde, al noemen astronomen het een ‘supernova’ of ‘nova’, wat letterlijk ‘nieuw’ betekent.

Wat er overblijft, verschilt per keer. Soms helemaal niks, en soms een zwart gat, als de klap zo heftig is dat er een litteken in de ruimte-tijd zelf wordt geslagen. Na de supernova, één tot drie miljard jaar geleden, van een naamloze ster in het sterrenbeeld Maagd bleef er een zogeheten neutronenster over. De officiële naam is PSR B 1257+12.

Zelfs in de sterrenkundewereld, waarin vrijwel alles reusachtig groot, onbevatbaar ver of zo snel als het licht is, zijn neutronensterren extreem. Ze zijn niet zo groot, met een doorsnee van een kilometer of tien, twintig, maar in dat bolletje weten ze wel vrij veel spul te persen. Het maximale, zelfs: neutronensterren zijn de dichtste vorm van materie die maar bestaat. Een liter water weegt een kilo, een liter neutronenster weegt 100.000.000.000.000 kilo.

Krachten
‘Je kan het nog het beste vergelijken met één reusachtige atoomkern’, vertelt sterrenkundige Alessandro Patruno. ‘Alle fundamentele krachten van de natuurkunde komen in deze objecten samen op een manier die we op aarde nooit zouden kunnen reproduceren. Het zijn niet alleen interessante objecten van zichzelf; als je ze bestudeert krijg je een beter begrip van de principes waarop ons universum draait.’

Vandaag gaat het echter niet zozeer om de neutronensterren zelf. Er zijn zo’n drieduizend exemplaren bekend, maar PSR B 1257+12 is bijzonder: het was de eerste neutronenster waarvan we konden vaststellen dat er planeten omheen cirkelen. De twee grootste heten Draugr (naar de ondoden uit de Scandinavische mythologie) en Poltergeist. De neutronenster zelf heeft de bijnaam Lich, maar die grap is alleen leuk voor fantasy-nerds van level 3 of hoger.

Op Draugr en op Poltergeist zou vloeibaar water aanwezig kunnen zijn. Patruno en zijn collega Mihkel Kama uit Cambridge rekenen het voor in het laatste nummer van Astronomy & Astrophysics. Sterrenkundigen zijn altijd op zoek naar vloeibaar water. De aanwezigheid ervan is niet de enige voorwaarde voor life as we know it, maar het is wel een belangrijke eis én een vraag waar sterrenkundigen goed mee uit de voeten kunnen. Als je weet hoe heet een ster is, en je weet hoe ver een planeet daar vandaan staat, kun je iets zeggen over de temperatuur op die planeet, en dat zegt weer iets over hoe het water daar erbij ligt of zweeft.

Pulsar
Bij neutronensterren zit dat iets ingewikkelder. Een gewone ster produceert heel veel hitte door kernfusie, maar daar doen Lich en zijn soortgenoten niet meer aan. Zoals verreweg de meeste neutronensterren is ook deze een pulsar: een neutronenster met een extreem krachtig magneetveld, die razendsnel om zijn as draait. Met bewegende magneetjes kun je een elektrisch stroompje opwekken. Bij het superlompe magneetveld en de draaisnelheden van pulsars (Lich draait elke 6 milliseconden om zijn as) krijg je iets meer: een enorme spuit van licht, radiogolven en elektrisch geladen deeltjes. Die spuit en het magneetveld beïnvloeden de deeltjes rondom de neutronenster ook weer, en op die manier ontstaat nog meer straling: gamma- en röntgenstraling, en geladen deeltjes die met vrijwel de snelheid van het licht weggeslingerd worden: pulsarwind.

Planeten als Draugr en Poltergeist krijgen dat allemaal te verduren. ‘Als je de Aarde op hun plek zou zetten, dan is binnen tienduizend jaar onze complete atmosfeer weggeblazen’, vertelt Patruno. Maar de twee pulsarplaneten zijn anders. Ze zitten vermoedelijk een beetje tussen onze planeet en Neptunus in: als dat zo is zijn ze vier à vijf keer zo zwaar als de Aarde, en hebben een hele dikke en grote atmosfeer. En al die golven, straling en deeltjes van de pulsar warmen die atmosfeer genoeg op om de temperatuur boven de nul graden Celsius te krikken, volgens de sommen van Partuno en Kama. ‘En de dikke atmosfeer beschermt eventueel leven op de planeten tegen de straling’, vult de Italiaan aan. ‘Zelfs in zo’n extreme omgeving kan een plek bestaan waar zich mogelijk leven kan ontwikkelen.’

Dat het water er vloeibaar is, wil natuurlijk niet zeggen dat er leven is. Niet dat we het zouden kunnen opsporen als het er was, trouwens. ‘Bij de woorden “vloeibaar water” zie je iets als de zee voor je, maar het gaat er daar vermoedelijk heel anders aan toe. De druk van de atmosfeer daar is vermoedelijk vergelijkbaar met wat je op de bodem van de Marianentrog hebt. Je krijgt dan een compleet andere scheikunde, omdat chemische stoffen zich anders gaan gedragen. Maar toch: vloeibaar water bevordert allerlei chemische reacties, en wie weet wat daaruit kan voortkomen?’

Deel dit bericht:

Voorpagina

Bang voor de Brexit

Hoe bereiden Leidse wetenschappers zich voor op de naderende Brexit? Mare maakte een …

Achtergrond

Wetenschap

Nieuws

Maffia wordt Mario

Een Maffia-themafeest van studievereniging De Leidsche Flesch schoot in het verkeerde …

English page

Dancing at the museum

The revamped Museum Boerhaave has ditched its chronological display. "Before, by the time …