Die langsame künstlerische Darstellung des Signals von PSR J0901–4046 ist in Magenta dargestellt. Blau dargestellt sind Signale von anderen, schnelleren Pulsaren. (Mit freundlicher Genehmigung von Danielle Futselaar/artsource.nl)“ width=“635″ height=“357″>
Ein ungewöhnliches pulsierendes Radiosignal, das aus einem „Sternenfriedhof“ austritt, könnte laut einem internationalen Team von Wissenschaftlern ein Beweis für eine neue Klasse von Neutronensternen sein. Das Pulsarsignal stammt von einem 53 Millionen Jahre alten Neutronenstern, der sich alle 76 s einmal dreht – was ihn zum langsamsten rotierenden Neutronenstern macht, der je beobachtet wurde. Der Stern wurde als PSR J0901-4046 bezeichnet und wurde von der entdeckt MeerKAT Radioteleskop in Südafrika.
Ein Neutronenstern ist ein Objekt mit einer sonnenähnlichen Masse, das jedoch durch die Schwerkraft auf einen Durchmesser von etwa 20 km zusammengedrückt wurde. Der Drehimpuls bleibt erhalten, wenn der Stern komprimiert wird, was bedeutet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Sterns zunimmt – ähnlich wie eine wirbelnde Eiskunstläuferin schneller wird, wenn sie ihre Arme einzieht.
Von rotierenden Neutronensternen ist bekannt, dass sie Strahlen von Radiowellen aussenden, die Beobachtern auf der Erde als Pulse erscheinen. Der Radioemissionsprozess wird durch die Rotation des Sterns angetrieben, und diese Energieübertragung verlangsamt die Rotation schließlich bis zu dem Punkt, an dem die Emissionen voraussichtlich aufhören.
Unerwartete Pulsationen
„Das Überraschende an dieser Entdeckung ist, dass sie sich auf dem Friedhof der Neutronensterne befindet. Das macht es besonders“, erklärt er Manisha Kaleb an der University of Sydney, der leitende Forscher des Projekts war. „Wir erwarten keine Funkpulsationen in dieser Region. Diese Entdeckung hat eine ganze unerforschte Region erschlossen, in der wir vorher nicht nach Neutronensternen gesucht hatten.“
„Dies ist der bisher langsamste bekannte Neutronenstern“, fügt Caleb hinzu, der der Hauptautor eines Artikels in ist Natur Astronomie das beschreibt die Entdeckung. „Allein die Tatsache, dass es Radiowellen aussendet, stellt unsere Unterschätzung der Alterung von Neutronensternen in Frage.“
Der langsamste bisher entdeckte Neutronenstern hat eine Periode von 23.5 s, was bedeutet, dass dieser neue Fund etwa dreimal langsamer ist. PSR J0901–4046 scheint mindestens sieben verschiedene Impulstypen zu haben, von denen einige stark periodisch sind. Diese Vielfalt an Pulstypen ist etwas, was die Forscher sagen, noch nie zuvor gesehen.
Quasiperiodische Impulse
„Kein anderer bekannter Neutronenstern zeigt diese Vielfalt. Der „quasiperiodische“ Pulstyp könnte auf seismische Vibrationen oder Schwingungen des Neutronensterns zurückzuführen sein – was wichtige Hinweise auf den Emissionsmechanismus sein könnte, der diese Ausbrüche erzeugt“, sagt Caleb. „Dies ist der Beginn einer neuen Klasse von Neutronensternen. Wie oder ob es sich auf andere Klassen bezieht, muss noch untersucht werden.“
Caleb, ehemals an der University of Manchester, erklärt, dass die Beobachtung mehr als nur ein bisschen Glück beinhaltete. „Die Tatsache, dass die Quelle nur etwa 0.5 % der Rotationsperiode eingeschaltet ist, bedeutet, dass wir großes Glück hatten, dass der Strahl die Erde durchdrungen hat“, sagte sie. „Möglicherweise fehlt uns eine ganze Population dieser Objekte, von deren Existenz wir bisher nicht einmal wussten.“
„Pulsare sind Neutronensterne mit Strahlungsstrahlen, die von ihren Magnetpolen ausgehen und bei ihrer Rotation über die Erde streichen, sodass Astronomen sie als eine Reihe regelmäßiger Pulse erkennen können“, Co-Autor der Natur Astronomie Papier und Astrophysiker der Universität Oxford, Ian Heywood, Sagte Welt der Physik. „Wir können Radioteleskope verwenden, um die Rotation solcher Neutronensterne mit extremer Präzision zu timen, was Pulsare zu äußerst zufälligen Ressourcen macht, um zahlreiche Aspekte der Astrophysik und der Grundlagenphysik zu testen.“
Zufällig und grundlegend
Heywood fügt hinzu, dass zwei der grundlegenden Dinge, die Forscher bei Neutronensternen beobachten können, die Geschwindigkeit ihrer Rotation und die Geschwindigkeit sind, mit der sich diese Rotation verlangsamt.
„Theorien über Neutronensterne sagen voraus, dass bei einigen Kombinationen dieser beiden Werte die Radioemission abbricht und die Strahlen verschwinden“, sagt er. „Die Tatsache, dass wir Radioemissionen von diesem Objekt mit einer so langen Rotationsperiode sehen, stellt einige dieser Theorien in Frage.“
Heywood weist darauf hin, dass die Werte der Rotations- und Verlangsamungsrate von PSR J0901–4046 – technisch als Parameterraum bezeichnet – ihn als etwas Neues kennzeichnen.
Pulsar-Glitch deutet darauf hin, dass superfluide Schichten innerhalb des Neutronensterns liegen
„Verschiedene Klassen pulsierender Neutronensterne besetzen ganz unterschiedliche Regionen des Parameterraums, und diese Entdeckung drängt in Richtung Regionen, die keine bekannte Klasse von Neutronensternen enthalten“, erklärt Heywood. „Vielleicht handelt es sich nicht um eine neue Klasse von Neutronensternen, sondern unser Verständnis der derzeit bekannten Population ist unvollständig. In jedem Fall stellt diese Entdeckung unser Verständnis dieser Art von Objekten in Frage.“
Die Forscher sagen, dass sie durch die vollständige Nutzung der Daten von MeerKAT und durch die Kombination der Beobachtungstechniken der MeerTRAP- und ThunderKAT-Projekte des Teleskops hoffen, nach mehr Objekten wie PSR J0901–4046 suchen zu können.
„Mehr dieser Neutronensterne zu finden, könnte sich für unser Verständnis der galaktischen Neutronensternpopulation als entscheidend erweisen“, schließt Caleb.
