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Galaktisches Röntgenlicht stammt aus Sternen

30.04.2009
Astronomen identifizieren Ursprung der diffusen Strahlung in der Milchstraßenebene

Ein 25 Jahre altes Rätsel der Astronomie ist gelöst: Der Großteil der diffusen Röntgenstrahlung in der Milchstraße stammt nicht aus einer einzigen Quelle, sondern von sogenannten Weißen Zwergen und von Sternen mit aktiven äußeren Gasschichten. Dieser Nachweis gelang Mikhail Revnivtsev vom Exzellenzcluster Universe an der TU München und seinen Kollegen am Garchinger Max-Planck-Institut für Astrophysik, am Moskauer Space Research Institute sowie am US-amerikanischen Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge. (Nature, 30. April 2009)


Die Ebene der Milchstraße, aufgenommen mit dem Satelliten Chandra in drei Farben: Photonen mit Energien zwischen 0,5 und 1 keV erscheinen rot, solche zwischen 1 und 3 keV grün und solche zwischen 3 und 7 keV blau. Einzelne Quellen sind durch Kreise markiert. Bild: Mikhail Revnivtsev

Vor einem Vierteljahrhundert entdeckten Wissenschaftler eine diffuse Röntgenstrahlung aus der Umgebung der Milchstraßenebene. Seither hat sich eine ganze Generation von Astronomen den Kopf über deren Ursprung zerbrochen. Gewöhnlich geht energiereiche Röntgenstrahlung von sehr heißen Gasen in einem Temperaturbereich zwischen 10 und 100 Millionen Grad Celsius aus. Und so ist auch diese "Galactic Ridge X-ray Emission" (GRXE) typisch für ein stark aufgeheiztes, optisch dünnes Plasma.

Ein Gas mit diesen thermischen Eigenschaften würde allerdings sofort aus unserer Galaxis entweichen - die Milchstraße dadurch ständig eine ungeheure Menge Energie verlieren und schließlich in sich zusammenfallen: Denn die vorhandenen Energiequellen wie Sterne und Supernovae reichen nicht aus, um einen solchen Verlust wettzumachen. Als Erklärung für die GRXE scheidet auch der Zusammenstoß kosmischer Teilchen mit dem interstellaren Medium aus.

Erst in jüngerer Zeit zeigten Beobachtungen mit den Satelliten RXTE und Integral, dass die Röntgenemission der Milchstraße dasselbe Verteilungsmuster aufweist wie die Sterne. Seither wird vermutet, dass ein großer Teil der GRXE von Einzelsternen stammt. Diese Befunde motivierten das internationale Team zu genaueren Messungen mit dem Röntgenteleskop Chandra. Als Testfeld wählten die Forscher eine kleine Himmelsregion in der Nähe des Milchstraßenzentrums.

Das Areal, etwa halb so groß wie der Vollmond, bot sich für die Beobachtungen aus zweierlei Gründen an: Zum einen wegen einer hohen GRXE-Intensität, wodurch sich "Störstrahlungen" extragalaktischer Röntgenquellen minimieren ließen; zum anderen absorbiert das interstellare Medium an dieser Stelle nur geringe Strahlungsmengen, sodass man mit Chandra sogar schwache Einzelquellen erfassen konnte.

Tatsächlich identifizierte Chandra in einem nur 2,6 Bogenminuten messenden Ausschnitt innerhalb des Suchfelds 473 Punktquellen von Röntgenstrahlung. In einem weiteren Schritt belegte die Gruppe mit Messungen des Satellitenobservatoriums Spitzer, dass sich die Ergebnisse der untersuchten Region auf die gesamte Galaxis übertragen lassen.

Bei den meisten der 473 Röntgenquellen handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach um Weiße Zwerge, die Materie aus ihrer Umgebung ansaugen, sowie um Sterne mit einer hohen Aktivität in ihrer äußersten Gasschicht, der Korona. Weiße Zwerge sind Überbleibsel erloschener, massearmer Sonnen. Häufig umlaufen diese abkühlenden Sternleichen einen Partner, und in einem solchen Doppelsternsystem entzieht der Weiße Zwerg seinem größeren Begleiter solange Materie, bis es zu einer Supernova vom Typ Ia kommt.

Die Auflösung der diffusen Röntgenstrahlung unserer Galaxis in einzelne Quellen hat weitreichende Konsequenzen für unser Verständnis einiger astrophysikalischer Phänomene. So etwa können Astronomen die GRX-Emission als Eichwert für die räumliche Verteilung von Sternpopulationen innerhalb der Milchstraße verwenden. Auch für die Forschung an anderen Galaxien spielen die Resultate eine Rolle: Es scheint nun klar zu sein, dass die ungerichtete Röntgenstrahlung dieser Objekte von Weißen Zwergen und aktiven Sternen stammt.

[BW/HOR]

Originalveröffentlichung:

Mikhail Revnivtsev, Sergey Sazonov, Eugene Churazov, William Forman, Alexey Vikhlinin und Rashid Sunyaev
Discrete sources as the origin of the Galactic X-ray ridge emission
Nature, Vol. 458, Nr. 7242, 30. April 2009
Weitere Informationen erhalten Sie von:
Dr. Mona Clerico, Pressesprecherin Max-Planck-Institut für Astrophysik und
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching
Tel.: +49 089 30000-3980
E-Mail: clerico@mpe.mpg.de
Dr. Eugene Churazov
Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching
Tel.: +49 89 30000-2219
E-Mail: echurazov@mpa-garching.mpg
Prof. Dr. Rashid Sunyaev
Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching
Tel.: +49 089 30000-2244
E-Mail: rsunyaev@mpa-garching.mpg.de

Dr. Felicitas von Aretin | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

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