Wissenschaftler des RIKEN Cluster for Pioneering Research haben Bobachtungen eines neuen Magnetars namens Swift J1818.0-1607 gemacht, die das aktuelle Wissen über zwei extreme Sterntypen infrage stellen: Magnetare und Pulsare. Die Studie, kürzlich im Astrophysical Journal veröffentlicht, wurde mit dem Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) durchgeführt, einem Röntgeninstrument an Bord der Internationalen Raumstation ISS.
Magnetare sind eine Untergruppe von Pulsaren, die zu den Neutronensternen zählen – das sind tote Sterne, die nicht zu einem Schwarzen Loch kollabierten, sondern zu extrem dichten Himmelskörpern, die hauptsächlich aus Neutronen bestehen. Magnetare und einige junge rotationsgetriebene Pulsare (ein weiterer Pulsartyp) emittieren starke Röntgenstrahlen, aber man vermutet, dass der Mechanismus ein anderer ist. Bei Magnetaren vermutet man, dass die Strahlen von extrem starken Magnetfeldern angetrieben werden. Bei rotationsgetriebenen Pulsaren werden sie durch die schnelle Rotation des Sterns verursacht. Allerdings gibt es viele Sachverhalte über dieses Phänomen, die noch nicht sehr gut verstanden sind. Kürzlich hat man gezeigt, dass manche Magnetare Radiowellen emittieren. Das ist eine Eigenschaft, die man früher nur rotationsgetriebenen Pulsaren zugeschrieben hat, was die Grenze zwischen ihnen verwischt.
Die Arbeit des Gastforschers Chin-Ping Hu vom Extreme Natural Phenomena RIKEN Hakubi Research Team am RIKEN Cluster for Pioneering Research und Kollegen hat einen fehlenden Zusammenhang zwischen den beiden Pulsartypen offenbart.
Am 12. März 2020 wurde vom Burst Alert Telescope (BAT) an Bord des Swift-Weltraumobservatoriums ein neuer Gammablitz registriert. Das Objekt wurde für einen Magnetar gehalten und als Swift J1818.0-1606 katalogisiert. Die RIKEN-Gruppe und das NICER-Team gingen schnell ans Werk. Bereits vier Stunden nach der Meldung begannen sie mit Nachfolgebeobachtungen im Röntgenbereich mit Hilfe von NICER.
Sie stellten fest, dass der Magnetar eine Pulsationsperiode von 1,36 Sekunden hatte – die kürzeste, die bisher bei Magnetaren beobachtet wurde. Ihre Beobachtungen ergaben, dass er ein Verlangsamungsverhalten zeigte. Das spricht dafür, dass die Emissionen zu einem gewissen Grad durch die Rotation ausgelöst wurden und dass das Objekt eine Magnetfeldstärke von 2,7 * 1014 Gauss besitzt. Das lässt auf einen jungen Magnetar schließen, der vor 420 Jahren entstand. Untersuchungen sogenannter Glitches (plötzliche Veränderungen der Rotationsfrequenz) und das verschwommene Timingverhalten seiner Rotation zeigten, dass er in der Tat jung ist. Allerdings sind seine Röntgenemissionen geringer als die von anderen Magnetaren, was darauf hindeutet, dass der Stern Eigenschaften von Magnetaren und rotationsgetriebenen Pulsaren aufweist.
“Unsere Studie hat uns neue Erkenntnisse über die Neutronensterne mit starken Magnetfeldern gegeben. Kürzliche Radiobeobachtungen sprechen dafür, dass Magnetare ein Ursprung des rätselhaften Phänomens der schnellen Radioblitze sein könnten, daher freuen wir uns darauf, das weiter zu erforschen”, sagte Hu.
“Die Entdeckung eines neuen Magnetars ist genau das, worauf unser NICER-Forschungsteam gewartet hat. Das NICER-Observatorium ist sehr gut für die Überwachung von Röntgenpulsationen von Magnetaren ausgestattet, und die Brücke zwischen diesen beiden Pulsartypen, die wir entdeckt haben, hat zu unserem Wissen über diese rätselhaften Objekte beigetragen”, sagte der Teamleiter Teruaki Enoto vom Extreme Natural Phenomena RIKEN Hakubi Research Team.
Die Studie wurde von Wissenschaftlern des RIKEN CPR in Zusammenarbeit mit Kollegen der Kyoto University und einer Reihe anderer internationaler Institute durchgeführt.
(THK)
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