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 Lasing am Limit
15.02.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Forschung für die LED-Tapete der Zukunft
15.02.2018 | Universität Bremen

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: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

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

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics