Ein Neutronenstern, der sich mit einer unvorstellbaren Geschwindigkeit von 707 Mal pro Sekunde dreht, schießt auch starke Gammastrahlenimpulse in das Universum.
Der Stern ist mindestens 4.400 Lichtjahre von der Erde entfernt, obwohl seine genaue Entfernung ein Rätsel ist (dazu später mehr). Der Himmelskörper ist ein sogenannter Pulsar, ein dichter, sich schnell drehender Neutronenstern, der durch den Zusammenbruch eines Riesensterns zurückbleibt. Pulsare haben starke Magnetfelder und spucken beim Drehen Strahlungsstrahlen entlang ihrer beiden Magnetpole aus. Ähnlich wie ein Leuchtturmstrahl können diese Ströme von Erdlingen nur gesehen werden, wenn sie direkt auf die Erde zeigen, sodass Pulsare zu blinken scheinen.
Der neu entdeckte Pulsar trägt den ausgesprochen nicht charismatischen Spitznamen PSR J0952-0607. Der Stern wurde ursprünglich 2017 vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop nach Angaben des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik nachgewiesen, es wurden jedoch zunächst keine Gammastrahlenausbrüche festgestellt. Das Niederfrequenz-Array des Radioteleskop-Arrays detektierte jedoch pulsierende Funksignale vom Stern, wodurch die Wissenschaftler einige vorläufige Details herausarbeiten konnten: J0952-0607 ist Teil eines Doppelstern-Paares, das eine gemeinsame Masse in 6,2 Stunden pro Umlaufbahn umkreist mit einem Kumpelstern ein 50. die Masse der Sonne. Die Rotationsrate des Pulsars von 707 Mal pro Sekunde macht ihn zum zweitschnellsten Neutronenstern, der jemals entdeckt wurde. (Die schnellste, die 2006 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, dreht sich mit 716 Umdrehungen pro Sekunde.)
Gammastrahlensuche
Das Aufdecken des Gammastrahls von J0952-0607 war ein schwierigeres Projekt. Forscher unter der Leitung von Lars Nieder, einem Doktoranden bei Max Planck, verwendeten einen Supercomputer namens Atlas, um acht Jahre lang Daten aus dem Fermi-Gammastrahlenteleskop nach schwachen Anzeichen des elektromagnetischen Strahls des Sterns zu durchsuchen.
"Diese Suche ist äußerst schwierig, da das Fermi-Gammastrahlenteleskop in den 8,5 Jahren der Beobachtung nur etwa 200 Gammastrahlen des schwachen Pulsars registriert hat", sagte Nieder in einer Erklärung. "Während dieser Zeit drehte sich der Pulsar selbst 220 Milliarden Mal. Mit anderen Worten, nur einmal in einer Milliarde Beobachtungen wurde ein Gammastrahl beobachtet!"
Glücklicherweise konnten die Forscher diese glücklichen Missiven erkennen und bestätigten, dass J0952-0607 wirklich ein Pulsar ist. Aber sie entdeckten eine ganze Reihe neuer Fragen zum extremen Neutronenstern.
Stellare Geheimnisse
Die erste Überraschung ist, dass das Fermi-Gammastrahlenteleskop vor Juli 2011 keine Gammastrahlenpulsationen vom Neutronenstern erfasst hat. Vielleicht hat sich die Umlaufbahn des Pulsars geändert, sodass seine Strahlen für Erdlinge sichtbar wurden. Nieder und seine Kollegen konnten jedoch keine Hinweise auf Veränderungen der Umlaufbahn finden. Es ist auch möglich, dass sich die Menge der vom Pulsar emittierten Gammastrahlen geändert hat, aber die Wissenschaftler können diese Idee angesichts des bereits subtilen Signals des fernen Sterns nicht testen.
Ein weiteres Rätsel: Wie weit ist der Pulsar wirklich entfernt? Beobachtungen mit optischen Teleskopen ergaben, dass der Begleitstern des Pulsars in einem galaktischen Tanz mit dem sich schnell drehenden Pulsar eingeschlossen ist, wobei dieselbe Seite des Sterns immer seinem hyperaktiven Begleiter zugewandt ist. (Der durch diese Wechselwirkung verursachte Wärmedifferenz zwischen den Seiten des Sterns ist von der Erde aus erkennbar.) Während Funkmessungen darauf hindeuten, dass der Pulsar und sein Begleiter 4.400 Lichtjahre entfernt sind, deuten optische Messungen darauf hin, dass sie eher 13.200 entsprechen Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist unklar, was richtig ist oder warum es einen so großen Unterschied zwischen den Messungen gibt.
Die Entfernung ist wichtig: Wenn die optischen Messungen stimmen, passt der Begleitstern des Pulsars wahrscheinlich in eine erwartete Dichte, zumindest basierend auf früheren Messungen von Pulsarsystemen. Wenn die Funkmessungen näher an der Korrektur liegen, müsste der Begleiter extrem dicht sein, in einem Bereich, der bei einem Pulsar-Begleiter noch nie zuvor gesehen wurde.
Forscher sammeln jetzt mehr Fermi-Gammastrahlen-Beobachtungen, um diese Frage zu beantworten. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse zum neuen Pulsar am 18. September im Astrophysical Journal.
