Das aktuelle Verständnis eines Pulsars. klicken um zu vergrößern
Astronomen haben einen sehr ungewöhnlichen Pulsar entdeckt, der sich von Zeit zu Zeit abzuschalten scheint. Dieser Pulsar verlangsamt seine Rotationsgeschwindigkeit, aber diese Verzögerung nimmt zu, wenn er aktiv ist. Dieser Bremsmechanismus hängt mit den starken Funkemissionen zusammen. Während seiner aktiven Phase wird ein Wind aus Partikeln ausgespuckt, der einen Teil seiner Rotationsenergie stiehlt.
Astronomen, die das 76-m-Lovell-Radioteleskop am Jodrell Bank Observatory der Universität Manchester verwenden, haben einen sehr seltsamen Pulsar entdeckt, der erklärt, wie Pulsare als „kosmische Uhren“ wirken, und bestätigt Theorien, die vor 37 Jahren aufgestellt wurden, um die Art und Weise zu erklären, wie Pulsare emittieren ihre regelmäßigen Strahlen von Radiowellen - gelten als eines der schwierigsten Probleme in der Astrophysik. Ihre jetzt in Science Express veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen einen Pulsar, der nur teilweise eingeschaltet ist. Der seltsame Pulsar dreht sich um seine eigene Achse und verlangsamt sich im eingeschalteten Zustand um 50% schneller als im ausgeschalteten Zustand.
Pulsare sind dichte, stark magnetisierte Neutronensterne, die in einer heftigen Explosion geboren werden, die den Tod massereicher Sterne kennzeichnet. Sie wirken wie kosmische Leuchttürme, wenn sie einen rotierenden Strahl von Radiowellen über die Galaxie projizieren. Dr. Michael Kramer erklärt: „Pulsare sind der wahr gewordene Traum eines Physikers. Sie bestehen aus der extremsten Materie, die wir im Universum kennen, und ihre hochstabile Rotation macht sie zu hochpräzisen kosmischen Uhren - aber peinlicherweise wissen wir nicht, wie diese Uhren funktionieren. Diese Entdeckung trägt wesentlich zur Lösung dieses Problems bei. “
Das aktuelle Verständnis eines Pulsars. Der zentrale Neutronenstern ist stark magnetisiert und sendet einen Radiostrahl entlang seiner Magnetachse aus, die zur Rotationsachse geneigt ist. Das starke Magnetfeld führt schließlich zur Extraktion von Partikeln aus der Oberfläche, die die umgebende sogenannte Magnetosphäre mit Plasma füllen. Die Größe der Magnetosphäre ergibt sich aus der Entfernung, in der die Plasma-Co-Rotation die Lichtgeschwindigkeit erreicht, den sogenannten Lichtzylinder. Das Plasma, das die Funkemission erzeugt, verlässt schließlich den Lichtzylinder als Pulsarwind, der dem Pulsar ein Drehmoment verleiht, das etwa 50% zu seiner beobachteten Verlangsamung der Rotation beiträgt.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Kramer fand einen Pulsar, der nur periodisch aktiv ist. Es erscheint ungefähr eine Woche lang als normaler Pulsar und schaltet sich dann ungefähr einen Monat lang aus, bevor es wieder Impulse aussendet. Der Pulsar mit der Bezeichnung PSR B1931 + 24 ist in diesem Verhalten einzigartig und bietet Astronomen die Möglichkeit, seine ruhigen und aktiven Phasen zu vergleichen. Da es die meiste Zeit ruhig ist, ist es schwierig zu erkennen, was darauf hindeutet, dass es viele andere ähnliche Objekte gibt, die bisher der Erkennung entgangen sind.
Prof. Andrew Lyne weist darauf hin: „Nach der Entdeckung von Pulsaren schlugen Theoretiker vor, dass starke elektrische Felder Partikel aus der Neutronensternoberfläche in eine umgebende magnetisierte Plasmawolke namens Magnetosphäre reißen - aber seit fast 40 Jahren gab es keine Weg, um zu testen, ob unser Grundverständnis korrekt war. “
Die Astronomen der Universität Manchester waren begeistert, als sie feststellten, dass dieser Pulsar bei eingeschaltetem Pulsar schneller verlangsamt als bei ausgeschaltetem. Dr. Christine Jordan weist auf die Bedeutung dieser Entdeckung hin: „Wir können deutlich sehen, dass etwas auf die Bremse tritt, wenn der Pulsar eingeschaltet ist.“
Dieser Bruchmechanismus muss mit der Funkemission und den Prozessen zusammenhängen, die ihn erzeugen, und die zusätzliche Verlangsamung kann durch einen Wind von Partikeln erklärt werden, die die Magnetosphäre des Pulsars verlassen und Rotationsenergie abführen. "Eine solche Bremswirkung des Pulsarwinds wurde erwartet, aber jetzt haben wir endlich Beobachtungsnachweise dafür", fügt Dr. Duncan Lorimer hinzu.
Das Ausmaß des Bremsens kann mit der Anzahl der Ladungen in Beziehung gesetzt werden, die die Pulsarmagnetosphäre verlassen. Dr. Kramer erklärt ihre Überraschung, als festgestellt wurde, dass die resultierende Zahl innerhalb von 2% der theoretischen Vorhersagen lag. „Wir waren wirklich schockiert, als wir diese Zahlen auf unseren Bildschirmen sahen. Angesichts der Komplexität des Pulsars hätten wir nie erwartet, dass die magnetosphärische Theorie so gut funktioniert. “
Prof. Lyne fasste das Ergebnis zusammen: „Es ist erstaunlich, dass wir nach fast 40 Jahren nicht nur ein neues, ungewöhnliches Pulsar-Phänomen gefunden haben, sondern auch einen sehr unerwarteten Weg, um einige grundlegende Theorien über die Natur von Pulsaren zu bestätigen.“
Originalquelle: PPARC-Pressemitteilung
