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 Stabile Quantenbits
08.12.2017 | Universität Konstanz

nachricht Neue Erscheinungsform magnetischer Monopole entdeckt
08.12.2017 | Institute of Science and Technology Austria

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: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Im Focus: Successful Mechanical Testing of Nanowires

With innovative experiments, researchers at the Helmholtz-Zentrums Geesthacht and the Technical University Hamburg unravel why tiny metallic structures are extremely strong

Light-weight and simultaneously strong – porous metallic nanomaterials promise interesting applications as, for instance, for future aeroplanes with enhanced...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Papstar entscheidet sich für tisoware

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

Natürliches Radongas – zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

„Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz

08.12.2017 | Biowissenschaften Chemie