Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein exotisches Sterntrio mit Millisekundenpulsar

06.01.2014
Die Entstehung von Millisekundenpulsaren lässt sich aufgrund theoretischer Untersuchungen durch Massenübertrag in Doppelsternsystemen erklären.

Der erste Millisekundenpulsars in einem Dreifachsternsystem stellt gängige Modelle in Frage. Thomas Tauris (Bonn) und Ed van den Heuvel (Amsterdam) haben nun ein Modell entwickelt, mit dem die Entstehung eines solchen Systems erklärt werden kann.


Künstlerische Darstellung des Dreifachsternsystems mit Millisekunden-Pulsar, umkreist von zwei Weißen Zwergen. Nach dem neuen Modell hat dieses bemerkenswerte System drei Phasen von Massen

Thomas Tauris

Mit theoretischen Berechnungen auf der Basis von Sternentwicklungsrechnungen konnten sie neue Erkenntnisse über die Wechselwirkungen von Sternen in Mehrfachsternsystemen gewinnen. Dadurch kann auch die wachsende Zahl gefundener Millisekundenpulsare durch ihre Entstehung in Dreifachsystemen erklärt werden.

Pulsare gehören zu den extremsten bekannten Himmelskörpern. Sie haben einen Durchmesser von nur ungefähr 20 Kilometern, sind aber gleichzeitig massereicher als unsere Sonne. Pulsare entstehen als Überreste von gewaltigen Supernova-Explosionen massereicher Sterne. Die am schnellsten rotierenden Neutronensterne werden als Millisekunden-Pulsare bezeichnet. Man nimmt an, dass es sich dabei um alte Neutronensterne mit einem starken Magnetfeld handelt, die durch die Aufnahme von Masse und Drehmoment von einem Begleitstern in einem Doppelsternsystem auf eine sehr schnelle Eigendrehung beschleunigt worden sind. Heute kennt man rund 200 solcher Millisekundenpulsare, die nur zwischen 1,4 und 10 Millisekunden für eine komplette Umdrehung benötigen. Man findet sie sowohl in der flachen Scheibe unserer Milchstraße wie auch in Kugelsternhaufen.

Seit der Entdeckung des ersten Millisekundenpulsars im Jahr 1974 haben sich theoretische Astrophysiker damit beschäftigt, die Entstehung dieser Pulsare durch Massenübertrag und andere Wechselwirkungen in Doppelsternsystemen nachzuvollziehen. Eine überraschende neue Entdeckung zeigt jetzt einen Millisekundenpulsar innerhalb eines Dreifachsternsystems mit zwei Weißen Zwergen als Begleitsternen. Sie liefert den Stellarastronomen eine einmalige Chance, mit ihren Modellrechnungen die Entstehung eines solchen Systems zu erklären.

"Das ist ein wirklich erstaunliches System mit gleich drei degenerierten Sternen in der Endphase ihrer Entwicklung. Es hat drei Phasen von Massenübertragung und eine Supernova-Explosion überlebt und ist dabei dynamisch stabil geblieben", sagt Thomas Tauris, theoretischer Astrophysiker und Erstautor der Studie. "Pulsare mit Planeten hat man sind vorher bereits entdeckt und in den vergangenen Jahren haben meine Kollegen aus der beobachtenden Astronomie eine ganze Reihe von Pulsaren mit besonderen Eigenschaften in Doppelsternsystemen entdeckt, die von der Theorie her ihren Ursprung in einem Dreifachsystem haben sollten. Aber dieser neue Millisekundenpulsar ist nun der erste, der wirklich mit zwei Weißen Zwergen als Begleitsternen gefunden werden konnte."

Der neue Millisekundenpulsar in einem Dreifachsternsystem, mit der Bezeichnung J0337+1715, wurde in amerikanisch-europäischer Zusammenarbeit unter der Leitung von Scott Ransom vom amerikanischen National Radio Astronomy Observatory (NRAO) entdeckt. Das System befindet sich in Richtung des Sternbilds Stier (Taurus) in einer Entfernung von ungefähr 4000 Lichtjahren. Es liegt in der Scheibe unserer Milchstraße, und nicht etwa in einem Kugelsternhaufen. Aus diesem Grund kann es auch nicht einfach durch Wechselwirkung von Sternen in einer dichten Sternumgebung (wie im Inneren von Kugelsternhaufen) erklärt werden. Während der vergangenen sechs Monate haben Thomas Tauris und Ed van den Heuvel ein halbanalytisches Modell entwickelt, um die Entstehung dieses Systems zu erklären. Eines der Schlüsselresultate ihrer Arbeit liegt darin, dass sie aus den beobachteten Eigenschaften ableiten können, dass beide Weißen Zwerge tatsächlich innerhalb dieses Systems gebildet wurden.

Dreifachsternsysteme werden im Rahmen ihrer Entwicklung oft dynamisch unstabil, wobei eine der Komponenten aus dem System herausgeschleudert wird. Damit wurde es eine größere Herausforderung, eine Modelllösung zu finden, bei der das System über seine gesamte Entwicklung inklusive der Supernova-Explosion dynamisch stabil bleibt. "Ein interessanter Aspekt unserer Forschungsarbeit liegt darin, dass eine der Entwicklungsphasen eine gemeinsame Hülle aufwies, wobei beide Vorläufersterne der Weißen Zwerge durch Reibungskräfte in die Hülle des massereichen Sterns gezogen wurden", sagt Ed van den Heuvel. "Dadurch wurden ihre Bahnradien deutlich verkleinert, und sie wurden durch die nachfolgende Explosion nicht aus ihrer Bahn geschleudert."

"Wir können jetzt eine ganze Reihe von Tests zur Sternentwicklung auf dieses neue System anwenden und sogar Vorhersagen über seine dreidimensionale Geschwindigkeitsverteilung machen, die innerhalb der nächsten Jahre messbar werden dürfte", schließt Thomas Tauris. "Dadurch wird es möglich, auf die Masse des explodierenden Sterns zurückzuschließen."

-----------------------

Diese Arbeit profitiert von der engen Zusammenarbeit zweier Forschungsgruppen in Bonn, der Abteilung Radioastronomische Fundamentalphysik am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) unter der Leitung von Michael Kramer, und der Abteilung Stellarphysik am Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn unter der Leitung von Norbert Langer. Michael Kramer und seine Kollegen haben Beobachtungszeit am 100m-Radioteleskop Effelsberg im Rahmen einer Reihe von Pulsar-Suchprogrammen, speziell zur Entdeckung von neuen Millisekundenpulsare, deren Entstehung und E ntwicklung von den Stellarphysikern am AIfA berechnet werden kann.

Thomas Tauris arbeitet seit 2010 als Forschungsprofessor am Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn (AIfA) und am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR). Einige seiner Arbeiten zur Nachbeschleunigung von Millisekundenpulsaren wurden zusammen mit Norbert Langer, Michael Kramer und weiteren Kollegen in Bonn veröffentlicht. Ein eintägiger internationaler Workshop unter dem Titel Formation and Evolution of Neutron stars wird zweimal pro Jahr von beiden Instituten gemeinsam ausgerichtet.

Originalveröffentlichung:

Formation of the Galactic Millisecond Pulsar Triple System PSR J0337+1715 - a Neutron Star with Two Orbiting White Dwarfs , T. M. Tauris & E. P. J. van den Heuvel, 2014, Astrophysical Journal Letters, Online-Ausgabe vom 6. Januar 2014.

Veröffentlichung zur Pulsarentdeckung:

A millisecond pulsar in a stellar triple system, S.M. Ransom et al., 2014, Nature Online Publishing, doi:10.1038/nature12917.

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature12917.html

Lokaler Kontakt:

Dr. Thomas M. Tauris
Argelander-Institut für Astronomie der Univ. Bonn
& Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Phone: +49(0)228-73-3660
E-mail: tauris@astro.uni-bonn.de
Prof. Dr. Michael Kramer,
Direktor und Leiter der Forschungsabteilung „Radioastronomische Fundamentalphysik",
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Phone: +49(0)228-525-278
E-mail: mkramer@mpifr-bonn.mpg.de
Dr. Norbert Junkes,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie.
Press and Public Outreach,
Phone: +49(0)228-525-399
E-mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de
Kontaktdaten Ko-autor:
Prof. Dr. Ed van den Heuvel
Astronomical Institute `Anton Pannekoek´
Universiteit van Amsterdam
Phone: +31 (0) 20 525 7493
E-mail: E.P.J.vandenHeuvel@uva.nl

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2014/1

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie