Gammastrahlung von einem Doppelsternsystem

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Gammastrahlung ist die energiereichste Form von Licht (sprich elektromagnetische Strahlung), die man kennt. Ein Gammastrahlenphoton ist per Definition mindestens 100.000-mal energiereicher als ein optisches Photon und einige Gammaphotonen sind mit Energien gemessen worden, die um eine Milliarde oder sogar höher als diese Messungen lagen – so genannte VHE-Gammastrahlen (VHE für very high energy). Astronomen haben bemerkenswerterweise kürzlich eine Handvoll ungewöhnlicher Sterne entdeckt, die diese höchstenergetischen Gammaphotonen aussenden, vermutlich aus bizarren Umgebungen, die sich von dem uns Vertrauten bei der Sonne oder anderen gewöhnlichen Sternen völlig unterscheiden. Somit öffnet sich ein neues Fenster in das heiße und stürmische Universum.

Wissenschaftler vermuten, daß diese hochenergetische Gammastrahlung auf irgend eine Art in der Umgebung der Winde oder abströmenden Jets von kompakten Objekten erzeugt werden, welche die ultradichten („kompakten“) Überreste massereicher Sterne sind, die in Supernova-Explosionen enden. Es gibt zwei Arten solch ultradichter Objekte, die bei Supernovae entstehen: Schwarze Löcher und Neutronensterne – bei letzteren handelt es sich um Sterne, die vorwiegend aus Neutronen bestehen und mit der Masse einer Sonne in einer Kugel, deren Radius nur etwa 10 km beträgt. Von den Winden oder Jets aus der Umgebung dieser Objekte ist bekannt, daß sie in der Lage sind, geladene Teilchen bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen und wenn Licht an solchen energiereichen Teilchen gestreut wird, überträgt sich Energie auf die Photonen, oftmals bis in den Bereich der VHE-Gammastrahlen. Zumindest ist dies die derzeit gängigste Theorie.

Eine Gruppe von 78 Astronomen hat die vier VERITAS-Teleskope (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) am Fred L. Whipple Observatory des CfA eingesetzt, um eine helle kosmische Quelle für VHE-Gammastrahlen zu untersuchen. Das Objekt wurde vor zwei Jahren als Quelle von VHE-Gammastrahlen entdeckt und ist genau genommen ein Doppelstern, der aus einem massereichen, heißen jungen Stern mit einer zirkumstellaren Scheibe und einem umlaufenden kompakten Objekt besteht. Die wahre Natur des Begleiters ist ein Rätsel, aber die Wissenschaftler hoffen, daß eine Analyse seiner VHE-Gammastrahlen eine genaue Einordnung ermöglicht. Es gibt nur drei bekannte Doppelsterne, die VHE-Gammastrahlen erzeugen.

Die Astronomen beobachteten das Objekt mit VERITAS für sechs Monate während 2006 / 2007. Frühere Forschungsarbeiten im optischen und Radiobereich hatten gezeigt, daß das kompakte Objekt den massereichen Begleitstern alle 26.5 Tage umkreist; dies ergibt sich aus der zeitlich veränderlichen Emission, die wir sehen. Die VERITAS-Beobachter entdeckten, daß auch die VHE-Gammastrahlung zeitlich variiert, aber auf eine Art, die messbare VHE-Gammastrahlen nur erzeugt, wenn die beiden Objekte auf ihren elliptischen Umlaufbahnen am weitesten voneinander entfernt sind. Die Wissenschaftler hatten gehofft, daß dieses eigentümliche Verhalten ihnen erlauben würde, zwischen verschiedenen Modellen zu unterscheiden, aber mit der jetzigen Sensitivität von VERITAS könnten sowohl Jets von einem Schwarzen Loch als auch Stoßfronten erzeugende Winde von einem Neutronenstern diese Beobachtungen wiedergeben. Die geplanten Verbesserungen an VERITAS sollten es dem Team ermöglichen, VHE-Gammastrahlen während der gesamten Umlaufperiode zu messen und somit das eine oder andere – oder beide – Modelle auszuschließen. Die neuen Resultate werfen ein Schlaglicht auf die erstaunlichen Fortschritte, die auf diesem neuen Feld der Astronomie gemacht worden sind und auf unsere Fähigkeit, einige der extremsten und außergewöhnlichsten Bedingungen im Universum zu verstehen.

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