Entdeckung der Begleiter von Millisekundenpulsaren

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine Aufnahme des Kugelsternhaufens 47 Tucanae im sichtbaren Licht. Astronomen haben die umlaufenden Begleiter von fünf Millisekunden-Pulsaren in diesem Haufen entdeckt und stellten fest, daß es sich bei allen um Weiße Zwerge handelt.
South African Astronomical Observatory

 

Wenn ein Stern mit annähernd zehn Sonnenmassen sein Dasein beendet, geschieht dies in einer ungeheuren Explosion, die man als Supernova kennt und als „Ascherest“ einen Neutronenstern zurückläßt. Neutronensterne besitzen Massen, die von einer bis zu mehreren Sonnen reichen, sie sind jedoch winzig, ihre Größe beträgt nur einige zehn Kilometer. Neutronensterne rotieren sehr schnell und wenn sie Magnetfelder besitzen, zwingen diese die geladenen Teilchen auf bestimmte Bahnen; dadurch geben diese Teilchen elektromagnetische Strahlung gebündelt in der Art eines Leuchtturms ab. Dieser gebündelte Strahl kann mit großer Regelmäßigkeit alle paar Sekunden oder kürzer über die Erde hinweg streichen. Diese Neutronensterne sind als Pulsare bekannt. Pulsare sind spektakuläre und leistungsstarke Sonden zur Erforschung von Supernovae, deren Vorgängersterne und für die Eigenschaften von Kernmaterie unter den extremen Bedingungen, die in diesen Sternen herrschen.

Einige Pulsare, die sogenannten Millisekundenpulsare, drehen sich noch sehr viel schneller und Astronomen haben daraus eine Schlußfolgerung gezogen: um sich so schnell zu drehen, müssen diese Objekte regelmäßig Material von einem nah gelegenen Begleitstern akkretieren, der sich mit ihnen in einer binären Umlaufbahn befindet; das neue Material hilft, den Neutronenstern zu beschleunigen, der normalerweise Schritt für Schritt langsamer werden würde. Man kennt mehr als 200 Millisekundenpulsare. Doch diese Pulsare zu verstehen ist durch die Tatsache erschwert worden, daß nur bei etwa einem Dutzend von ihnen die Begleiter direkt entdeckt und untersucht worden sind.

Maureen van den Berg, Josh Grindlay, Peter Edmonds, Astronomen am CfA, und ihre Kollegen entdeckten auf UV-Aufnahmen von Hubble die Begleitsterne zweier Millisekundenpulsare, die im Kugelsternhaufen 47 Tucanae liegen. Die Gruppe konnte auch eine frühere, aber nicht ganz sichere und zwei weitere Identifikationen bestätigen. Sie schreiben, daß jeder dieser Begleiter ein Weißer Zwerg ist – ein Stern, der nukleares Brennen nicht länger aufrecht erhalten kann und der auf den Bruchteil seines ursprünglichen Radius geschrumpft ist. Jeder dieser Pulsare dreht sich mehr als 120-mal pro Sekunde und die Umlaufbahn der Begleiter ist mit Perioden von nur 0.43 bis 1.2 Tagen sehr eng. Dies ist eng genug, um leicht die Anforderungen zu erfüllen, die für diese Art von kosmischem Kannibalismus benötigt werden, da die Pulsare allmählich Material von den Weißen Zwergen abziehen. Die neue Arbeit erhöht erheblich die Zahl der identifizierten und beschriebenen Begleiter von Millisekundenpulsaren.

Literatur:
„Discovery of near-ultraviolet counterparts to millisecond pulsars in the globular cluster 47 Tucanae“
L. E. Rivera-Sandoval, M. van den Berg, C. O. Heinke, H. N. Cohn, P. M. Lugger, P. Freire, J. Anderson, A. M. Serenelli, L. G. Althaus, A. M. Cool, J. E. Grindlay, P. D. Edmonds, R. Wijnands and N. Ivanova
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 453, 2707–2717 (2015)