Die schnell rotierenden Kerne toter Sterne, die Pulsare, scheinen Radiosignale nicht nur von ihren Polen, sondern auch von ihren äußeren Regionen auszusenden. Diese Vielfalt an Emissionen widerspricht unserem seit Jahrzehnten etablierten Wissen.
Diese Pulsare sind das, was man Neutronensterne nennt, die ultradichten Überreste massereicher Sterne, die ihr Leben beendet haben. Bei ihrem Kollaps entwickeln sie extrem starke Magnetfelder. Indem sie sich mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren hundert Umdrehungen pro Sekunde um sich selbst drehen, senden sie Strahlungsbündel aus, die den Raum wie ein Leuchtturm abtasten.
Künstlerische Darstellung eines Neutronensterns, der von einem starken Magnetfeld (blau) umgeben ist und ein schmales Bündel von Radiowellen (magenta) aussendet.
Bildnachweis: NASA Goddard/Walt Feimer Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat die Radio-Beobachtungen von etwa 200 sehr schnell rotierenden Pulsaren untersucht und sie mit gesammelten Gammastrahlen-Daten verglichen. Sie entdeckten, dass bei einem Drittel dieser Objekte die Radiowellen aus zwei oder mehr Zonen um den Stern herum stammten. Im Gegensatz dazu zeigen nur 3 % der langsamer rotierenden Neutronensterne ein vergleichbares Verhalten, was auf eine Besonderheit hinweist, die mit der Rotationsgeschwindigkeit zusammenhängt.
Die Übereinstimmung zwischen den Radioimpulsen und den vom NASA-Weltraumteleskop Fermi entdeckten Gammastrahlen-Emissionen zeigt, dass diese beiden Strahlungsarten eine gemeinsame Quelle fernab der Pole teilen. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass Pulsare Radiowellen sowohl in der Nähe ihrer Pole, was bereits bekannt war, als auch innerhalb einer 'Strömungsschicht' geladener Teilchen erzeugen, einer wirbelnden Struktur, die sich in größerer Entfernung vom Stern befindet.
Diese Entdeckung erleichtert die Erkennung von Millisekundenpulsaren, da ihre Radiowellen nun in einem breiteren Strahlungskegel ausgesendet werden und nicht mehr nur in einem schmalen Kegel von den Polen aus. Folglich muss ein Pulsar nicht mehr perfekt mit der Erde ausgerichtet sein, um über seine Radioemissionen erfasst zu werden, was ein Vorteil für Projekte ist, die Pulsarnetzwerke nutzen, insbesondere für die Messung von Gravitationswellen.
Ein wichtiges physikalisches Problem bleibt zu lösen: Durch welchen Prozess werden diese Radioimpulse so weit vom Neutronenstern entfernt in turbulenten Umgebungen erzeugt? Das Verständnis dieses Mechanismus ist grundlegend, um diese Objekte vollständig als hochpräzise Instrumente in der Astrophysik nutzen zu können, wie die Autoren in ihrer in den
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Studie betonten.
Die Entstehung von Neutronensternen
Neutronensterne entstehen aus dem gewaltsamen Ende massereicher Sterne. Wenn ein Stern mit mehrfacher Sonnenmasse seinen nuklearen Brennstoff aufgebraucht hat, kann er seiner eigenen Schwerkraft nicht mehr entgegenwirken. Sein Kern kollabiert dann in sich selbst und löst eine spektakuläre Explosion namens Supernova aus.
Dieser Kollaps komprimiert die Materie auf ein unvorstellbares Maß und erzeugt ein Objekt, das so dicht ist, dass ein einziger Teelöffel seiner Substanz auf der Erde Millionen Tonnen wiegen würde. Der Druck ist so groß, dass Elektronen und Protonen zu Neutronen verschmelzen, daher der Name Neutronenstern.
Dieses Phänomen erzeugt auch Magnetfelder von seltener Stärke, die zu den stärksten bekannten gehören. Die Rotation des Sterns beschleunigt sich während des Kollapses, ähnlich wie bei einem Eiskunstläufer, der seine Arme anzieht, um sich schneller zu drehen, was zu Geschwindigkeiten von mehreren hundert Umdrehungen pro Sekunde führen kann.
Diese außergewöhnlichen Eigenschaften machen Neutronensterne zu einzigartigen Umgebungen, um Physik unter Bedingungen zu studieren, die im Labor nicht reproduzierbar sind. Ihre Beobachtung hilft, Theorien über extrem dichte Materie und fundamentale Kräfte zu testen.
Quelle: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society