Astronomen identifizieren Begleitsterne von fünf Millisekundenpulsaren

Ein optisches Bild des Kugelsternhaufens 47 Tucanae. Astronomen haben die Begleitsterne von fünf Millisekundenpulsaren in dem Kugelsternhaufen identifiziert. (South African Astronomical Observatory)
Ein optisches Bild des Kugelsternhaufens 47 Tucanae. Astronomen haben die Begleitsterne von fünf Millisekundenpulsaren in dem Kugelsternhaufen identifiziert. (South African Astronomical Observatory)

Wenn ein Stern mit einer Masse von ungefähr zehn Sonnenmassen sein Leben beendet, dann tut er das mit einer spektakulären Explosion – einer Supernova – und lässt einen Neutronenstern als “Ascherest” zurück. Neutronensterne besitzen Massen von einer bis mehreren Sonnenmassen, aber sie sind winzig – ihr Durchmesser beträgt nur einige Kilometer. Neutronensterne rotieren schnell, und wenn sie mitrotierende Magnetfelder aufweisen, die geladene Teilchen kanalisieren können, dann emittieren sie einen leuchtturmähnlichen Strahl aus elektromagnetischer Strahlung, der mit hoher Regelmäßigkeit alle paar Sekunden oder weniger die Erde überstreicht. Solche Neutronensterne werden als Pulsare bezeichnet. Pulsare sind dramatische und leistungsfähige Mittel, um Supernovae, ihre Vorläufersterne und die Eigenschaften von Kernmaterie unter den extremen Bedingungen in diesen Sternen zu untersuchen.

Einige Pulsare, sogenannte Millisekundenpulsare, rotieren noch schneller, und Astronomen sind zu der Ansicht gelangt, dass diese Objekte regelmäßig Materie von einem nahen, umkreisenden Begleitstern aufnehmen müssen, um so schnell rotieren zu können. Die neue Materie hilft, die Rotation des Neutronensterns zu beschleunigen, die sich normalerweise nach und nach verlangsamen würde. Es gibt mehr als 200 bekannte Millisekundenpulsare. Der Erkenntnisgewinn über diese Pulsare wurde allerdings durch die Tatsache erschwert, dass nur bei etwa einem Dutzend von ihnen die Begleitsterne direkt nachgewiesen und untersucht werden konnten.

Die Astronomen Maureen van den Berg, Josh Grindlay und Peter Edmonds vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und ihre Kollegen nutzten Ultraviolettaufnahmen des Weltraumteleskops Hubble, um die Begleitsterne von zwei Millisekundenpulsaren im Kugelsternhaufen 47 Tucanae zu identifizieren. Die Wissenschaftler waren auch in der Lage, eine frühere aber nur vorläufige Identifizierung sowie zwei weitere Identifizierungen zu bestätigen. Die Forscher berichten, dass jeder dieser Begleitsterne ein Weißer Zwerg ist – ein alter Stern, der seine Kernfusionsprozesse nicht länger aufrecht erhalten kann und der nur noch einen Bruchteil seines ursprünglichen Radius aufweist. (Anm. d. Red.: Weiße Zwerge sind die heißen Kerne sonnenähnlicher Sterne. In ihren letzten Phasen stoßen sonnenähnliche Sterne ihre äußeren Materiehüllen ab, wodurch letztendlich ihr heißer Kern freigelegt wird. So entstehen übrigens planetarische Nebel wie der berühmte Ringnebel M57 im Sternbild Leier.)

Jeder dieser Pulsare rotiert mehr als 120 Mal pro Sekunde, und die Begleitsterne umkreisen sie in geringem Abstand, so dass ihre Umlaufperioden zwischen 0,43 und 1,2 Tagen liegen. Das ist nah genug, um die Voraussetzungen für diese Art von kosmischem Kannibalismus leicht zu erfüllen, wenn die Pulsare Materie von den Weißen Zwergen abziehen. Die neue Forschungsarbeit erhöht die Anzahl der identifizierten und untersuchten Begleitsterne von Millisekundenpulsaren deutlich.

Abhandlung: “Discovery of Near-Ultraviolet Counterparts to Millisecond Pulsars in the Globular Cluster 47 Tucanae” von 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 und N. Ivanova, MNRAS 453, 2707, 2015.

Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/su201539

(THK)

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