Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sternenkreisel entpuppt sich als Vampir

03.02.2012
Seit vielen Jahren rätseln Wissenschaftler, warum manche blitzschnell kreiselnde Neutronensterne ihre Umdrehungen wieder verlangsamen.

Ein Astrophysiker am Max-Planck-Institut für Radioastronomie und am Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn hat nun dieses Geheimnis gelüftet: Wie ein Vampir saugt der Neutronenstern von seinem Nachbarn Materie ab und wird dadurch schneller. Ist der Partnerstern erschöpft, verlangsamt der „Parasit“ wieder seine Bahnen. Die Studie ist jetzt in „Science“ erschienen.

Ein Pulsar ist ein schnell rotierender Neutronenstern, der sich wie ein Kreisel um die eigene Achse dreht. Ähnlich einem Leuchtturm schickt er dabei regelmäßig wiederkehrend Strahlen zur Erde. Pulsare entstehen bei der Explosion von massereichen Sternen als Supernova. Sie ziehen sich dabei stark zusammen. Wie eine Eiskunstläuferin, die bei einer Pirouette die Arme anlegt, beschleunigen die Neutronensterne sehr stark ihre Umdrehung.

Doch die Lampe eines Leuchtturms dreht sich vergleichsweise gemächlich im Vergleich zu den Pulsaren. Die am schnellsten rotierenden sind die so genannten Millisekunden-Pulsare, die nur wenige Tausendstel Sekunden für einen Umlauf benötigen. Rund 200 dieser speziellen Himmelsobjekte sind heute bekannt. Ein ungelöstes Rätsel der Wissenschaft war bislang die Frage, warum solche Turbo-Sterne plötzlich wieder langsamer werden – so als würde sie eine unsichtbare Macht abbremsen.

Doppelsternsystem wirkt wie Wasser auf dem Mühlrad

Der dänische Astrophysiker Dr. Thomas Tauris arbeitet zugleich am Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn und am benachbarten Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Er hat diese brennende Frage der Wissenschaft nun gelöst. „Der Millisekunden-Pulsar rotiert so schnell, weil ein Partnerstern Masse auf ihn überträgt“, sagt Dr. Tauris, der Autor der Studie. „Das Ergebnis dieses Doppelsternsystems gleicht einem Mühlrad, das von der Wassermasse angetrieben und beschleunigt wird.“ Da in dem Doppelsternsystem der eine Partner auf Kosten des anderen Masse absaugt, verhält sich der Millisekunden-Pulsar darüber hinaus wie ein hungriger Vampir.

Wie mit einem Propeller wird Material herausgewirbelt

Während der Millisekunden-Pulsar durch seine „Leuchtturm-Signale“ gut von der Erde aus zu erkennen ist, wirkt der Nachbarstern im Verborgenen. Irgendwann ist der Punkt erreicht, an dem der Partnerstern keine Masse mehr auf den Pulsar überträgt. „Dann dehnt sich die Magnetosphäre des Millisekunden-Pulsars aus und wird größer“, berichtet Dr. Tauris. „Wie mit einem Propeller wird dann das einfallende Material herausgewirbelt.“ Im Ergebnis verlangsamt der Neutronenstern seine Umdrehungen. Das Phänomen lässt sich abermals anhand der Eiskunstläuferin veranschaulichen: Wenn sie bei der Pirouette die Arme ausbreitet, dann verlangsamt sich ihre Rotationsgeschwindigkeit.

Die Millisekunden-Pulsare verlieren die Hälfte ihrer Rotationsenergie

Anhand von numerischen Berechnungen auf der Grundlage von Sternentwicklungsmodellen untersuchte der Wissenschaftler die Auswirkungen des Massenzuwachses. „Es konnte gezeigt werden, dass die Millisekunden-Pulsare in der Schlussphase ungefähr die Hälfte ihrer Rotationsenergie verlieren“, sagt Dr. Tauris. Darüber hinaus lässt sich mit diesen Berechnungen erklären, warum manche Pulsare Röntgen-Strahlung und andere wiederum Radiowellen aussenden. Solange Materie vom Nachbarstern übertragen und der Pulsar beschleunigt wird, sendet er extrem kurzwellige Röntgenstrahlung aus. Sobald aber der Materiestrom unterbrochen ist und eine Verlangsamung eintritt, kommt es zur Ausstrahlung deutlich länger welliger Radiostrahlen. „Es handelt sich dabei also um zwei verschiedene Phasen der selben Entwicklung“, sagt Dr. Tauris. Diese Theorie wird durch Messungen bestätigt. „Die Ergebnisse dieser Berechnungen stimmen mit den Beobachtungsergebnissen überein“, sagt der Astrophysiker.

Am Max Planck-Institut für Radioastronomie werden Pulsare von Prof. Dr. Michael Kramer und seinen Mitarbeitern untersucht, während eine Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Norbert Langer im Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn die zugehörigen Sternmodelle berechnet. Am 27. Februar treffen sich in Bonn Astronomen aus verschiedenen europäischen Ländern, um im Rahmen einer Tagung über die Natur der Pulsare zu diskutieren.

Publikation: Thomas M. Tauris: Spin-Down of Radio Millisecond Pulsars at Genesis, Science Bd. 335, S. 561. DOI 10.1126/science.1216355.

Kontakt:

Dr. Thomas Tauris
Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn
und Max-Planck-Institut für Radioastronomie Bonn
Tel. 0228/733660
E-Mail: tauris@astro.uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften