Hier Radiopulsare, dort fluktuierende R\u00f6ntgendoppelsterne. Was kommt dazwischen? Eine k\u00fcrzlich entdeckte Strahlungsquelle schlie\u00dft nun endlich die seit langem gesuchte L\u00fccke.<\/p>\n
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Fehlende Verbindungsglieder zwischen zwei bekannten Entwicklungsstadien machen nicht nur Evolutionsbiologen das Leben schwer. Auch Astronomen kennen zahlreiche solcher \u201eMissing Links\u201c im existierenden Universum. Diese L\u00fccken gilt es durch akribische Beobachtungen zu schlie\u00dfen, um g\u00e4ngige Theorien abzusichern oder in Frage zu stellen. Ein solches seit langem gesuchtes Bindeglied in Gestalt eines schnell rotierenden Neutronensterns<\/a> hat nun eine internationale Forschergruppe aufgesp\u00fcrt.<\/p>\n Massereiche Sterne beenden ihr normales Sternleben mit einer Supernova-Explosion, bei der unter anderem ein Neutronenstern zur\u00fcckbleiben kann. Ein derartiges nur ein paar Dutzend Kilometer gro\u00dfes Objekt enth\u00e4lt ungeachtet seiner – nach astronomischen Ma\u00dfst\u00e4ben – extremen Winzigkeit zwischen dem Anderthalb- und Vierfachen der Sonnenmasse.<\/p>\n Ein frisch geborener Neutronenstern dreht sich einige Dutzend Mal pro Sekunde um die eigene Achse. Dabei wirkt das mitrotierende Magnetfeld wie ein extrem starker Teilchenbeschleuniger, der elektrisch geladene Teilchen in der Umgebung auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung zwingt. Diese stark geb\u00fcndelte Synchrotronstrahlung – in Form von Radiostrahlung, sichtbarem Licht oder R\u00f6ntgenstrahlung – streift \u00e4hnlich wie der Lichtkegel eines Leuchtturms durch den umgebenden Weltraum. Wird die Erde von der Strahlung getroffen, registrieren die Astronomen regelm\u00e4\u00dfig auftretende Strahlungsblitze. Der erste dieser als Pulsare bezeichneten rotierenden Neutronensterne – das Objekt mit der Bezeichnung PSR B1919+21<\/a> – wurde 1967 anhand seiner gepulst erscheinenden Radiosignale entdeckt.<\/p>\n F\u00fcnfzehn Jahre sp\u00e4ter fanden die Astronomen einen ersten Millisekundenpulsar, ein Objekt, das fast sechshundertf\u00fcnfzigmal in der Sekunde herumwirbelt. Eine solch rasche Rotation konnte nicht im Zuge des Sternkollapses einer Supernova erreicht worden sein. Vielmehr musste der Neutronenstern nachtr\u00e4glich beschleunigt worden sein. Eine Erkl\u00e4rung daf\u00fcr war bald gefunden: Als Partner eines Doppelsternsystems hatte der Pulsar mit der Bezeichnung PSR B1937+21<\/a> im Laufe von Zehntausenden von Jahren immer wieder Materie von seinem Begleiterstern \u00fcbernehmen k\u00f6nnen, die dieser im Zuge seiner Entwicklung zu einem roten Riesenstern allm\u00e4hlich verloren hatte. Und weil durch den Materiestrom auch Drehimpuls von dem alternden Stern zum Pulsar \u00fcbertragen wurde, war die Rotation des Neutronensterns im Lauf der Zeit immer schneller geworden.<\/p>\n Normalerweise verr\u00e4t sich der Materie- und Drehimpulstransfer in einem solch ungleichen Sternpaar durch ein ganz charakteristisches Erscheinungsbild: Die \u00fcberstr\u00f6mende Materie sammelt sich zun\u00e4chst in einer flachen Zone um das Zielobjekt. Innerhalb dieser Akkretionsscheibe driften Gas und Staub wie in einem gewaltigen Strudel langsam nach innen, um schlie\u00dflich auf den Pulsar herabzuregnen. Dort, wo die \u00fcberstr\u00f6mende Materie auf die Akkretionsscheibe prallt, entsteht eine extrem hei\u00dfe Region, aus der dann dauerhalft R\u00f6ntgenstrahlung entweicht. Die Astronomen kennen solche ver\u00e4nderlichen Quellen als massearme R\u00f6ntgendoppelsterne.<\/p>\n Die Astronomengruppe um Alessandro Papitto vom Institut f\u00fcr Weltraumforschung in Barcelona<\/a> hat jetzt im Sternbild Sch\u00fctze ein Objekt aufgesp\u00fcrt, das als das lang gesuchte Missing Link zwischen einem solchen massenarmen R\u00f6ntgendoppelstern und einem Millisekundenpulsar angesehen werden kann. Im rund 18 300 Lichtjahre entfernten Kugelsternhaufen Messier 28<\/a> stie\u00dfen die Detektoren des europ\u00e4ischen R\u00f6ntgensatelliten \u201eIntegral\u201c Ende M\u00e4rz dieses Jahres auf eine ver\u00e4nderliche Strahlungsquelle, wie Papitto und seine Kollegen in der Zeitschrift \u201eNature\u201c (doi: 10.1038\/nature12470)<\/a> berichten. Bereits eine Woche sp\u00e4ter konnte aus den Daten des europ\u00e4ischen R\u00f6ntgensatelliten XMM-Newton eine Pulsfrequenz von rund 255 Hertz abgeleitet werden. Solch rasch aufeinanderfolgende Strahlungsblitze lassen sich nur mit einem entsprechend schnell rotierenden Neutronenstern erzielen, dessen Rotationsdauer etwa 3,9 Millisekunden betr\u00e4gt.<\/p>\n Die Position und die Rotationsdauer dieser ver\u00e4nderlichen R\u00f6ntgenquelle stimmen mit den entsprechenden Daten des bereits aus radioastronomischen Beobachtungen her bekannten Millisekundenpulsars PSR J1824-2452 \u00fcberein. Lediglich die Intensit\u00e4t der R\u00f6ntgenstrahlung ist deutlich st\u00e4rker, als man sie aufgrund der bekannten Radiopulse von schnell rotierenden Neutronensternen erwarten w\u00fcrde. Die registrierten R\u00f6ntgenpulse k\u00f6nnen also – anders als die Radiopulse – nicht als Synchrotronstrahlung der im rotierenden Magnetfeld beschleunigten Materieteilchen erkl\u00e4rt werden.<\/p>\n Erlahmende R\u00f6ntgenstrahlung<\/strong><\/p>\n Vielmehr m\u00fcssen sie von einem hei\u00dfen Fleck auf der Oberfl\u00e4che des rotierenden Neutronensterns selbst stammen, der beim Aufprall von Materie aus der Akkretionsscheibe<\/a> entstanden ist. Daf\u00fcr spricht nach Ansicht von Pappito und seinen Kollegen auch die vergleichsweise rasche Abnahme der Intensit\u00e4t der R\u00f6ntgenpulse innerhalb weniger Wochen. Ein Blick in die Datenarchive zeigt zudem, dass im Jahr 2008 bereits ein \u00e4hnlicher Ausbruch im R\u00f6ntgenbereich stattgefunden hat.<\/p>\n Damit erweist sich das Objekt PSR J1824-2425 als Beispiel f\u00fcr den vermuteten \u00dcbergang von einem massearmen R\u00f6ntgendoppelstern zu einem Millisekundenpulsar. Die bereits recht kurze Rotationsdauer von rund 3,9 Millisekunden l\u00e4sst vermuten, dass der Neutronenstern schon viel Materie von seinem Begleiter \u00fcbernommen hat. Sein starkes Magnetfeld reicht offenkundig dazu aus, den vielleicht schon allm\u00e4hlich versiegenden Nachschub \u00fcber l\u00e4ngere Zeit abzuschirmen und nur noch gelegentlich auf die Oberfl\u00e4che des Neutronensterns \u201etr\u00f6pfeln\u201c zu lassen, was dann zu den vereinzelt auftretenden R\u00f6ntgenpuls-Phasen f\u00fchrt.<\/p>\nKosmische Pirouette<\/h2>\n
Strahlungspulse im Millisekundentakt<\/h2>\n
Fehlendes Bindungsglied gesichtet<\/strong><\/h2>\n