Pulsarpfad über etwa 2,5 Millionen Jahre. Bildnachweis: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF Zum Vergrößern anklicken
Ein schneller, superdichter Neutronenstern hat irgendwie einen mächtigen „Kick“ bekommen, der ihn vollständig aus unserer Milchstraßengalaxie in die kalte Weite des intergalaktischen Raums treibt. Seine Entdeckung ist verwirrend für Astronomen, die das VLBA-Radioteleskop (Very Long Baseline Array) der National Science Foundation verwendeten, um die bisher schnellste Geschwindigkeit eines Neutronensterns direkt zu messen.
Der Neutronenstern ist der Überrest eines massiven Sterns, der im Sternbild Cygnus geboren wurde und vor etwa zweieinhalb Millionen Jahren in einer als Supernova bekannten Titanexplosion explodierte. Ultrapräzise VLBA-Messungen seiner Entfernung und Bewegung zeigen, dass es auf dem richtigen Weg ist, unsere Galaxie unweigerlich zu verlassen.
"Wir wissen, dass Supernova-Explosionen dem resultierenden Neutronenstern einen Kick verleihen können, aber die enorme Geschwindigkeit dieses Objekts stößt an die Grenzen unseres gegenwärtigen Verständnisses", sagte Shami Chatterjee vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) und dem Harvard-Smithsonian Zentrum für Astrophysik. "Diese Entdeckung ist für die neuesten Modelle des Supernova-Kernkollapses sehr schwer zu erklären", fügte er hinzu.
Chatterjee und seine Kollegen untersuchten mit dem VLBA den Pulsar B1508 + 55, etwa 7700 Lichtjahre von der Erde entfernt. Mit der ultrascharfen Radio- „Vision“ des kontinentweiten VLBA konnten sie sowohl die Entfernung als auch die Geschwindigkeit des Pulsars genau messen, eines sich drehenden Neutronensterns, der starke Strahlen von Radiowellen aussendet. Die Rückwärtsbewegung zeigte auf einen Geburtsort zwischen Gruppen von Riesensternen im Sternbild Cygnus - Sterne, die so massereich sind, dass sie unweigerlich als Supernovae explodieren.
"Dies ist die erste direkte Messung der Geschwindigkeit eines Neutronensterns, die 1.000 Kilometer pro Sekunde überschreitet", sagte Walter Brisken, ein NRAO-Astronom. „Die meisten früheren Schätzungen der Neutronensterngeschwindigkeit hingen von fundierten Vermutungen über ihre Entfernungen ab. Mit diesem haben wir eine präzise, direkte Messung der Entfernung, sodass wir die Geschwindigkeit direkt messen können “, sagte Brisken. Die VLBA-Messungen zeigen, dass sich der Pulsar mit fast 1100 Kilometern pro Sekunde bewegt - ungefähr 150 Mal schneller als ein umlaufendes Space Shuttle. Mit dieser Geschwindigkeit könnte es in fünf Sekunden von London nach New York fahren.
Um die Entfernung des Pulsars zu messen, mussten die Astronomen ein "Wackeln" in seiner Position feststellen, das durch die Bewegung der Erde um die Sonne verursacht wurde. Dieses „Wackeln“ war vom Mond aus gesehen ungefähr so lang wie ein Baseballschläger. Mit der ermittelten Entfernung konnten die Wissenschaftler die Geschwindigkeit des Pulsars berechnen, indem sie seine Bewegung über den Himmel maßen.
"Die Bewegung, die wir mit dem VLBA gemessen haben, war ungefähr gleichbedeutend damit, einen Homerun-Ball im Bostoner Fenway Park von einem Platz auf dem Mond aus zu beobachten", erklärte Chatterjee. „Es dauerte jedoch fast 22 Monate, bis der Pulsar diese offensichtliche Bewegung zeigte. Das VLBA ist das bestmögliche Teleskop, um so kleine scheinbare Bewegungen zu verfolgen. “
Der vermutete Geburtsort des Sterns unter den Riesensternen im Sternbild Cygnus liegt in der Ebene der Milchstraße, einer Spiralgalaxie. Die neuen VLBA-Beobachtungen deuten darauf hin, dass der Neutronenstern jetzt mit ausreichender Geschwindigkeit vom Flugzeug der Milchstraße entfernt ist, um ihn vollständig aus der Galaxie zu entfernen. Seit der Supernova-Explosion vor fast zweieinhalb Millionen Jahren hat sich der Pulsar von der Erde aus gesehen über etwa ein Drittel des Nachthimmels bewegt.
"Wir haben seit einiger Zeit gedacht, dass Supernova-Explosionen dem resultierenden Neutronenstern einen Kick verleihen können, aber die neuesten Computermodelle dieses Prozesses haben keine Geschwindigkeit erzeugt, die annähernd dem entspricht, was wir in diesem Objekt sehen", sagte Chatterjee. "Dies bedeutet, dass die Modelle überprüft und möglicherweise korrigiert werden müssen, um unsere Beobachtungen zu berücksichtigen", sagte er.
"Es gibt auch einige andere Prozesse, die möglicherweise die Geschwindigkeit des Supernova-Kicks erhöhen können, aber wir müssen eingehender nachforschen, um endgültige Schlussfolgerungen zu ziehen", sagte Wouter Vlemmings vom Jodrell Bank Observatory in Großbritannien und Großbritannien Cornell University in den USA
Die Beobachtungen von B1508 + 55 waren Teil eines größeren Projekts zur Verwendung des VLBA zur Messung der Abstände und Bewegungen zahlreicher Pulsare. "Dies ist das erste Ergebnis dieses langfristigen Projekts, und es ist ziemlich aufregend, dass so früh etwas so Spektakuläres kommt", sagte Brisken. Die VLBA-Beobachtungen wurden bei Radiofrequenzen zwischen 1,4 und 1,7 GigaHertz durchgeführt.
Chatterjee, Vlemmings und Brisken arbeiteten mit Joseph Lazio vom Naval Research Laboratory, James Cordes von der Cornell University, Miller Goss von NRAO, Stephen Thorsett von der University of California, Santa Cruz, Edward Fomalont von NRAO, Andrew Lyne und Michael Kramer zusammen Jodrell Bank Observatory. Die Wissenschaftler präsentierten ihre Ergebnisse in der Ausgabe des Astrophysical Journal Letters vom 1. September.
Die VLBA ist ein System von zehn Radioteleskopantennen mit einer Schale von 25 Metern Durchmesser und einem Gewicht von 240 Tonnen. Von Mauna Kea auf der großen Insel Hawaii bis nach St. Croix auf den US-amerikanischen Jungferninseln erstreckt sich die VLBA über mehr als 5.000 Meilen und bietet Astronomen die schärfste Sicht aller Teleskope auf der Erde oder im Weltraum.
Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation, die im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung von Associated Universities, Inc. betrieben wird.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit Hauptsitz in Cambridge, Massachusetts, ist eine gemeinsame Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. In sieben Forschungsabteilungen organisierte CfA-Wissenschaftler untersuchen den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Originalquelle: CfA-Pressemitteilung
