Dieses vom XMM-Newton-Observatorium der ESA aufgenommene Bild zeigt das Herz des Supernova-Überrests RCW103. Ein neuer Neutronenstern dreht sich normalerweise ziemlich schnell, aber dann verlangsamt ihn sein starkes Magnetfeld. Aber ein Magnetfeld könnte das nicht innerhalb von 2.000 Jahren tun, wie Astronomen beobachtet haben.
Dank der Daten des XMM-Newton-Satelliten der ESA hat ein Team von Wissenschaftlern, die sich ein vor über 25 Jahren entdecktes Objekt genauer angesehen haben, festgestellt, dass es mit keinem anderen in unserer Galaxie bekannt ist.
Das Objekt befindet sich im Herzen des Supernova-Überrests RCW103, den gasförmigen Überresten eines Sterns, der vor etwa 2 000 Jahren explodierte. Auf den ersten Blick scheint RCW103 und seine zentrale Quelle ein Lehrbuchbeispiel dafür zu sein, was nach einer Supernova-Explosion zurückbleibt: eine Blase aus ausgestoßenem Material und ein Neutronenstern.
Eine tiefe, kontinuierliche 24,5-stündige Beobachtung hat jedoch etwas weitaus Komplexeres und Faszinierenderes ergeben. Das Team des Istituto di Astrofisica Spaziale und Fisica Cosmica (IASF) des Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Mailand, Italien, hat festgestellt, dass die Emission aus der zentralen Quelle mit einem Zyklus variiert, der sich alle 6,7 Stunden wiederholt. Dies ist eine erstaunlich lange Zeitspanne, die für einen jungen Neutronenstern zehntausende Male länger ist als erwartet. Auch die spektralen und zeitlichen Eigenschaften des Objekts unterscheiden sich von einer früheren XMM-Newton-Beobachtung dieser Quelle im Jahr 2001.
"Das Verhalten, das wir sehen, ist angesichts seines jungen Alters von weniger als 2000 Jahren besonders rätselhaft", sagte Andrea De Luca von IASF-INAF, der Hauptautorin. „Es erinnert an eine millionen Jahre alte Quelle. Seit Jahren haben wir das Gefühl, dass das Objekt anders ist, aber wir haben bis jetzt nie gewusst, wie anders es ist. “
Das Objekt heißt 1E161348-5055, was die Wissenschaftler zweckmäßigerweise 1E genannt haben (wobei E für Einstein Observatory steht, das die Quelle entdeckt hat). Es ist nahezu perfekt in das Zentrum von RCW 103 eingebettet, etwa 10 000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Norma. Die nahezu perfekte Ausrichtung von 1E im Zentrum von RCW 103 lässt die Astronomen ziemlich zuversichtlich, dass die beiden im selben katastrophalen Ereignis geboren wurden.
Wenn einem Stern, der mindestens achtmal so massereich ist wie unsere Sonne, der Treibstoff zum Verbrennen ausgeht, explodiert er in einem Ereignis namens Supernova. Der Sternkern implodiert und bildet ein dichtes Nugget, das als Neutronenstern oder, wenn genügend Masse vorhanden ist, als Schwarzes Loch bezeichnet wird. Ein Neutronenstern enthält etwa die Masse einer Sonne, die in einer Kugel mit einem Durchmesser von nur etwa 20 Kilometern zusammengepfercht ist.
Wissenschaftler haben jahrelang nach der Periodizität von 1E gesucht, um mehr über seine Eigenschaften zu erfahren, z. B. wie schnell es sich dreht oder ob es einen Begleiter hat.
"Unsere eindeutige Erfassung eines so langen Zeitraums zusammen mit der säkularen Variabilität der Röntgenemission ist eine sehr seltsame Quelle", sagte Patrizia Caraveo von INAF, Mitautorin und Leiterin der Milano Group. "Solche Eigenschaften in einem 2000 Jahre alten kompakten Objekt lassen uns zwei wahrscheinliche Szenarien übrig, im Wesentlichen eine Quelle, die durch Akkretion oder Magnetfeld angetrieben wird."
1E könnte ein isolierter Magnetar sein, eine exotische Unterklasse hochmagnetisierter Neutronensterne. Hier wirken die Magnetfeldlinien als Bremsen für den sich drehenden Stern und setzen Energie frei. Etwa ein Dutzend Magnetare sind bekannt. Aber Magnetare drehen sich normalerweise mehrmals pro Minute. Wenn sich 1E nur einmal alle 6,67 Stunden dreht, wie die Periodenerkennung zeigt, wäre das Magnetfeld, das benötigt wird, um den Neutronenstern in nur 2000 Jahren zu verlangsamen, zu groß, um plausibel zu sein.
Ein normales magnetisches Magnetfeld könnte jedoch den Trick tun, wenn eine Trümmerscheibe, die aus übrig gebliebenem Material des explodierten Sterns besteht, auch dazu beiträgt, den Spin des Neutronensterns zu verlangsamen. Dieses Szenario wurde noch nie zuvor beobachtet und würde auf eine neue Art der Neutronensternentwicklung hinweisen.
Alternativ könnte die lange Periode von 6,67 Stunden die Umlaufzeit eines binären Systems sein. Ein solches Bild erfordert, dass es einem normalen Stern mit geringer Masse gelungen ist, an das kompakte Objekt gebunden zu bleiben, das vor 2000 Jahren durch die Supernova-Explosion erzeugt wurde. Beobachtungen erlauben einen Begleiter von der Hälfte der Masse unserer Sonne oder sogar kleiner.
1E wäre jedoch ein beispielloses Beispiel für ein massearmes Röntgenbinärsystem in den Kinderschuhen, das millionenfach jünger ist als Standard-Röntgenbinärsysteme mit leichten Begleitern. Das junge Alter ist nicht die einzige Besonderheit von 1E. Das zyklische Muster der Quelle ist weitaus ausgeprägter als bei Dutzenden von Röntgenbinärsystemen mit geringer Masse, die einen ungewöhnlichen Neutronenstern-Fütterungsprozess erfordern.
Ein doppelter Akkretionsprozess könnte sein Verhalten erklären: Das kompakte Objekt erfasst einen Bruchteil des Windes des Zwergsterns (Windakkretion), kann aber auch Gas aus den äußeren Schichten seines Begleiters herausziehen, das sich in einer Akkretionsscheibe (Scheibe) absetzt Akkretion). Ein derart ungewöhnlicher Mechanismus könnte in einer frühen Phase des Lebens eines Röntgenbinärs mit geringer Masse wirksam sein, das von den Auswirkungen der anfänglichen, erwarteten Exzentrizität der Umlaufbahn dominiert wird.
"RCW 103 ist ein Rätsel", sagte Giovanni Bignami, Direktor von CESR, Toulouse und Co-Autor. „Wir haben einfach keine schlüssige Antwort darauf, was die langen Röntgenzyklen verursacht. Wenn wir das herausfinden, werden wir viel mehr über Supernovae, Neutronensterne und ihre Entwicklung lernen. "
Wäre der Stern am nördlichen Himmel explodiert, hätte Cleopatra ihn sehen und als Omen ihres unglücklichen Endes betrachten können, sagte Caraveo. Stattdessen fand die Explosion tief am südlichen Himmel statt und wurde von niemandem aufgezeichnet. Trotzdem ist die Quelle ein gutes Omen für Röntgenastronomen, die etwas über die Sternentwicklung lernen möchten.
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
