"Ein „Durcheinander“ schnell rotierender Neutronensterne lässt die Sterne um sie herum verdampfen, wie das Chandra-Röntgen-Weltraumteleskop beobachtete.
Das weltraumgestützte Chandra-Röntgenobservatorium der NASA hat ein „Durcheinander“ von Spinnenpulsaren beobachtet, die ihre Begleitsterne im Kugelsternhaufen Omega Centauri verschlingen. Diese Daten könnten Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie solche sich schnell drehenden Neutronensterne, die nach den Spinnentieren benannt sind, die ihre Partner verschlingen, umgebende Sterne mit intensiver Strahlung erodieren.
Die fünf Spinnenpulsare in dieser Ansammlung – „Ansammlung ist die Bezeichnung für eine dicht gruppierte Ansammlung von Spinnen“ – „wurden konzentriert im Herzen von Omega Centauri gefunden, einer riesigen Ansammlung von etwa 10 Millionen Sternen, die 17.700 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Sie wurden ursprünglich von Wissenschaftlern mit den Radioteleskopen Parkes und MeerKAT entdeckt, die eine Ansammlung von insgesamt 18 schnell rotierenden Neutronensternen oder „Millisekundenpulsaren“ identifizierten.
Forscher der University of Alberta in Kanada identifizierten das Quintett der Spinnenpulsare in den Daten von Radioteleskopen, kurz nachdem sie feststellten, dass 11 der 18 Röntgenstrahlung aussendeten. Das war ein Zeichen dafür, dass etwas nicht stimmte. Um die Analoga der kosmischen Schwarzen Witwe besser zu verstehen, verglich das Team die Radiodaten der Pulsare mit Chandra-Röntgenbeobachtungen von 26 Spinnenpulsaren in 12 anderen Kugelsternhaufen.
Wie alle Neutronensterne entstehen Spinnenpulsare, wenn massereichen Sternen der Treibstoff ausgeht und sie in ihren Kernen keine Kernfusion mehr aufrechterhalten können. Damit endet der nach außen gerichtete Energiefluss, der den Stern Millionen oder sogar Milliarden Jahre lang gegen den nach innen gerichteten Druck seiner eigenen Schwerkraft gestützt hatte.
Während die äußeren Schichten des sterbenden Sterns (in dem die Kernfusion weitergeht) in Verbindung mit Supernova-Explosionen nach außen gesprengt werden, kollabieren die Sternkerne mit Massen zwischen dem Ein- und Zweifachen der Sonnenmasse schnell auf eine Größe von etwa 12 Meilen (20 Kilometer). Dieser Kollaps zwingt Elektronen und Protonen zusammen und erzeugt ein Meer aus Neutronen – „neutrale Teilchen, die normalerweise im Herzen von Atomen vorkommen“ –, das so dicht ist, dass ein Esslöffel davon mehr als 1 Milliarde Tonnen (900 Milliarden Kilogramm) wiegen würde. Das entspricht ungefähr dem Gewicht des Mount Everest .
Und abgesehen davon, dass Neutronensterne den „Neutron“-Teil ihres Namens erhalten, hat der Kollaps noch zwei weitere bedeutende Auswirkungen. So wie ein Eiskunstläufer, der seine Arme einzieht, die Geschwindigkeit erhöht, mit der er sich dreht, werden sie durch die schnelle Verringerung des Radius dieser toten Sternkerne in die Luft gewirbelt, sodass sie sich einige hunderte Male pro Sekunde drehen können. Das Ergebnis? Millisekundenpulsare. Einige Millisekundenpulsare rotieren sogar bis zu 700 Mal pro Sekunde.
Darüber hinaus zwingt der Gravitationskollaps die magnetischen Feldlinien in der Region zusammen, wodurch die magnetische Feldstärke von Neutronensternen auf das Tausendfache des Erdmagnetfelds verstärkt wird. Diese Magnetfelder stoßen folglich konzentrierte Materiestrahlen aus. Diese Strahlen durchqueren das Universum, während sich der Neutronenstern dreht. Denken Sie an „kosmische Leuchttürme“.
Es sind diese rotierenden Neutronensterne, die Pulsare genannt werden. Und wenn diese Pulsarstrahlungsstrahlen umliegende Sterne anstrahlen, werden die Phänomene „Spinnenpulsare“ genannt.
Dieser zerstörerische Prozess ist möglich, weil Spinnenpulsare normalerweise nur einen kleinen Abstand von ihren Begleitern haben – etwa das 14-fache des Abstands zwischen der Erde und dem Mond. Diese relativ große Nähe ermöglicht es energiereichen Teilchen, die von den Pulsaren abgestrahlt werden, ihre Begleitsterne zu zerfressen.
Spinnenpulsare werden in zwei weitere Unterkategorien mit Spinnentiermotiven unterteilt, die auf ihrer Beute basieren. „Redback“-Spinnenpulsare zerstören Begleitsterne mit Massen zwischen 10 und 50 % der Sonnenmasse, während „Black Widow“-Spinnenpulsare kleinere Sterne mit weniger als 5 % der Sonnenmasse zerstören.
Doch in der neuen Untersuchung des Teams bestätigten die Forscher einen weiteren Unterschied zwischen Neutronenstern-Redbacks und Schwarzen Witwen.
Sie fanden heraus, dass Redback-Pulsare im Röntgenlicht heller sind als Black-Widow-Pulsare. Dies ist das erste Mal, dass die Masse der Sterne, die von Spinnenpulsaren verschlungen werden, mit der Strahlung in Verbindung gebracht wird, die sie zerfrisst.
Dieser Einfluss hängt damit zusammen, dass von den Pulsaren ausströmende Partikel mit Materialwinden von Begleitsternen kollidieren und Stoßwellen erzeugen, die Röntgenstrahlen erzeugen – „die Strahlung, die diese Sterne weiter zerfrisst, und das Licht, das Chandra erkennt“. Es scheint, dass größere Sterne Stoßwellen erzeugen, die mehr Röntgenstrahlen erzeugen. Das macht Redback im Röntgenlicht heller als Schwarze Witwen, argumentiert das Team.
Chandra selbst ist für die Untersuchung von Spinnenpulsaren und anderen Millisekundenpulsaren von entscheidender Bedeutung, da sein empfindliches Röntgenbild zwischen diesen und anderen Röntgenquellen in Kugelsternhaufen unterscheiden kann – Ansammlungen von Sternen, die durch die Schwerkraft miteinander verbunden sind und deren Dichte zu einem zentralen Punkt hin zunimmt.
Dies wird besonders deutlich in Omega Centauri, wo mehrere der entdeckten Millisekundenpulsare dicht von anderen, nicht verwandten Röntgenquellen umgeben sind.
Die Forschungsergebnisse des Teams werden bald in der Dezemberausgabe der Zeitschrift The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Eine Preprint-Version ist im Papier-Repository arXiv verfügbar."
