Neues Modell erklärt die Rotationsverlangsamung von Pulsaren

Der Krebsnebel. In seinem Inneren befindet sich ein Pulsar, der mit 33 Umdrehungen pro Sekunde rotiert. (NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University))
Der Krebsnebel. In seinem Inneren befindet sich ein Pulsar, der mit 33 Umdrehungen pro Sekunde rotiert. (NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University))

Forscher der University of Southampton haben ein Modell entwickelt, das erklärt, wie sich die Rotation eines Pulsars verlangsamt, wenn der Stern älter wird.

Ein Pulsar ist ein hochgradig magnetisierter, rotierender Neutronenstern, der sich aus den Überresten einer Supernova bildete – einer Explosion, die auftritt, wenn der nukleare Brennstoff eines massereichen Sterns zur Neige geht. Ein Pulsar emittiert einen rotierenden Strahl aus elektromagnetischer Strahlung, ähnlich wie der Strahl eines Leuchtturms. Dieser Strahl kann von leistungsfähigen Teleskopen registriert werden, wenn er in Richtung Erde zeigt und an ihr vorüberstreicht.

Pulsare rotieren mit sehr stabilen Geschwindigkeiten, verlangsamen sich aber, weil sie Strahlung abgeben und ihre Energie verlieren. Professor Nils Andersson und Dr. Wynn Ho von der University of Southampton haben jetzt eine Möglichkeit gefunden, um vorherzusagen, wie sich dieser “Verlangsamungsprozess” in individuellen Pulsaren entwickeln wird.

Nils Andersson sagt: “Die Rotationsrate eines Pulsars kann eine sehr präzise Zeitmessung sein, die mit den besten Atomuhren konkurriert, aber am Ende wird sie sich verlangsamen. Bis jetzt ist die Natur dieser Verlangsamung nicht sehr gut verstanden, trotz 40 Jahren Forschung. Allerdings wird unser Modell die Tür zu diesem Prozess öffnen, unser Wissen darüber erweitern, wie Pulsare operieren, und helfen vorherzusagen, wie sie sich in der Zukunft verhalten werden.”

Wenn sich ein heißer Pulsar abkühlt, beginnt sein Inneres zunehmend supraflüssig zu werden – ein Materiezustand, der sich wie ein Fluid verhält, jedoch ohne die Reibung oder “Viskosität” eines Fluids. Es ist dieser Zustandswechsel, der allmählich die Art und Weise beeinflusst, wie sich die Rotation des Sterns verlangsamt.

“Die Auswirkungen auf die Rotation des Sterns ist wie die eines Eiskunstläufers, der seine Arme ausbreitet, um seine Rotation zu verlangsamen”, sagt Wynn Ho. “Unser Modell kann das beobachtete Verhalten junger Pulsare wie dem 958 Jahre alten Pulsar im Krebsnebel erklären, welcher 33 Mal pro Sekunde rotiert.”

Die Ergebnisse der Wissenschaftler von der University of Southampton haben wichtige Auswirkungen auf die nächste Generation von Radioteleskopen, die von großen internationalen Gemeinschaftsprojekten entwickelt werden, zum Beispiel das Square Kilometre Array (SKA) und das Low Frequency Array (LOFAR), für die Southampton eine Partneruniversität in Großbritannien ist. Die Entdeckung und Überwachung vieler weiterer Pulsare ist eines der wissenschaftlichen Hauptziele dieser Projekte. Professor Anderssons und Dr. Hos mathematisches Modell kann gemeinsam mit diesen Beobachtungen verwendet werden, um vorherzusagen, wie sich die Rotation eines Pulsars mit der Zeit verändern wird und kann Wissenschaftler in die Lage versetzen, in diese Objekte hineinzublicken und ihren exotischen Aufbau zu erforschen.

“Unsere Ergebnisse liefern eine neue Methode, um die Untersuchung von entfernten astronomischen Objekten mit Laborarbeiten auf der Erde zu verknüpfen, sowohl bei der Hochtemperatur- als auch bei der Niedrigtemperaturphysik”, sagt Professor Andersson. “Es ist ein aufregendes Beispiel für interdisziplinäre Wissenschaft.”

Professor Anderssons und Dr. Wynn Hos Forschungsarbeit wurde im Journal Nature Physics veröffentlicht.

Quelle: http://www.southampton.ac.uk/mediacentre/news/2012/oct/12_177.shtml

(THK)

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