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Entdeckung des am stärksten beschleunigten Binärpulsarsystems

07.09.2017

50 Jahre nach der Entdeckung des ersten Pulsars durch Jocelyn Bell durchforsten Studenten nicht mehr länger Unmengen von Papierstapeln von Messschreibern, sondern statt dessen Tausende von Terabyte von Messdaten, um mehr von diesen immer noch rätselhaften Radiosternen aufzuspüren. Dabei ist erst kürzlich von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn das extremste bisher bekannte Pulsar-Doppelsternsystem gefunden worden, mit Beschleunigungen vom bis zu 70fachen der Erdbeschleunigung (70 g). Bei ihrer größten Annäherung würden beide Komponenten, der Pulsar und der ihn begleitende Neutronenstern, bequem in einen Sonnenradius hineinpassen.

Obwohl die meisten der inzwischen bekannten 2500 Pulsare Einzelobjekte sind, findet man einige davon auch in engen Doppelsternsystemen. Die Entdeckung des ersten dieser Paare von Neutronensternen, des berühmten Hulse-Taylor-Pulsars, führte zur Verleihung des Physik-Nobelpreises 1993 für „die Eröffnung ganz neuer Möglichkeiten zum Studium der Gravitation“.


Umlaufbahnen von J1757-1854 im Vergleich zum berühmten Hulse-Taylor-Pulsar und zum Doppelpulsar J0737-3039, dem zur Zeit besten kosmischen Labor zur Überprüfung der Allgemeinen Relavititätstheorie.

Norbert Wex/MPIfR (Sonne: NASA/SOHO)

Die neueste Entdeckung erfolgte im Zusammenhang mit dem “High Time Resolution Universe Survey“ (HTRU) zur Untersuchung von Pulsaren mit dem 64m-Parkes-Radioteleskop in Australien. Diese Durchmusterung erfolgt in Zusammenarbeit zwischen der „Australia Telescope National Facility“, dem italienischen “Istituti Nazionale di Astrofisica”, der Manchester University in Großbritannien, der australischen Swinburne University und dem MPIfR.

“Die größte Herausforderung ist nicht die Beobachtung selbst, sondern die Prozessierung der Daten, die eine gewaltige Rechnerleistung erfordert”, erklärt David Champion, Astrophysiker am MPIfR und einer der Projektleiter des HTRU. „Wir mussten neue Rechenverfahren entwickeln, um speziell nach derart hochbeschleunigten Systemen suchen zu können.“

Mit weltweit verteilten leistungsfähigen Rechnersystemen unter Einschluss des “Hercules”-Rechenclusters vom MPIfR, der am Computerzentrum der MPG in Garching angesiedelt ist, konnten die Forscher ihre Beobachtungsdaten mit vorher nicht gekannter Präzision nach diesen seltenen Systemen durchforsten.

Entdeckt wurde der Pulsar von Andrew Cameron, einem Doktoranden am MPIfR, der die Prozessierung der Daten durchgeführt und überwacht hat. „Bei der Untersuchung von Hunderttausenden von einzelnen Kandidaten stach dieser durch seine starke Beschleunigung unmittelbar hervor“, sagt Andrew Cameron. „Ich erkannte, dass wir ein potentiell sehr aufregendes System gefunden hatten, aber es brauchte noch Monate detektivischen Spürsinns, bevor wir genau wussten, was wir da entdeckt hatten.“

Das neu entdeckte Binärsystem wurde alsbald mit den großen Radioteleskopen der Welt im Detail untersucht, mit dem 76m-Lovell-Teleskop der Universität Manchester, mit dem 100m-Green-Bank-Teleskop, mit Mitarbeitern der Universität von West Virginia, und mit dem 100m-Effelsberg-Radioteleskop des MPIfR.

Dieses Neutronensternsystem stellt ein exzellentes Laboratorium für Tests von Gravitationstheorien unter Einschluss der Allgemeinen Relativitätstheorie dar.

“Das neue System zeigt eine ganze Menge von Ähnlichkeiten mit dem Hulse-Taylor-Pulsar, für den ein Nobelpreis vergeben wurde, aber es ist sogar noch extremer”, schließt Norbert Wex vom MPIfR, ein Experte für Tests von Gravitationstheorien mit Pulsaren. „Einige der Effekte sind stärker als in jedem anderen Pulsar. Das macht es zu einem ausgezeichneten System, um Einsteins Theorie zu testen.“

Kontakt:

Andrew Cameron
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon +49 228 525-181
E-Mail: acameron@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. David Champion
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon +49 228 525-315
E-Mail: davidjohnchampion@gmail.com

Dr. Norbert Junkes,
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-399
E-mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2017/8

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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