Bildnachweis: ESA
Mit dem weltraumgestützten XMM-Newton-Röntgenobservatorium haben Astronomen der Europäischen Weltraumorganisation die erste direkte Messung des Magnetfelds eines Neutronensterns durchgeführt. Ein Neutronenstern ist ein sehr dichtes Objekt mit der Masse eines großen Sterns in einem Radius von nur 20 bis 30 km. Es wurde vorausgesagt, dass sie sehr starke Magnetfelder haben, die wie eine Bremse wirken und ihre Rotation verlangsamen. Nachdem die Astronomen über 72 Stunden lang mit dem XMM einen Neutronenstern namens 1E1207.4-5209 beobachtet hatten, stellten sie fest, dass er 30-mal schwächer war als vorhergesagt. Was dazu führt, dass diese Objekte langsamer werden, ist erneut ein Rätsel.
Mit der überlegenen Empfindlichkeit des Röntgenobservatoriums der ESA, XMM-Newton, hat ein Team europäischer Astronomen die erste direkte Messung des Magnetfelds eines Neutronensterns durchgeführt.
Die Ergebnisse liefern tiefe Einblicke in die extreme Physik von Neutronensternen und enthüllen ein neues Rätsel, das noch am Ende des Lebens dieses Sterns gelöst werden muss.
Ein Neutronenstern ist ein sehr dichtes Himmelsobjekt, das normalerweise so etwas wie die Masse unserer Sonne in einer winzigen Kugel mit einem Durchmesser von nur 20 bis 30 km hat. Es ist das Produkt einer Sternexplosion, die als Supernova bekannt ist und bei der der größte Teil des Sterns in den Weltraum gesprengt wird. Das kollabierte Herz bleibt jedoch in Form eines superdichten, heißen Neutronenballs, der sich mit unglaublicher Geschwindigkeit dreht.
Obwohl es sich um eine vertraute Objektklasse handelt, bleiben einzelne Neutronensterne selbst mysteriös. Neutronensterne sind bei ihrer Geburt extrem heiß, kühlen aber sehr schnell ab. Daher emittieren nur wenige von ihnen hochenergetische Strahlung wie Röntgenstrahlen. Aus diesem Grund werden sie traditionell über ihre Funkemissionen untersucht, die weniger energiereich als Röntgenstrahlen sind und normalerweise ein- und ausgeschaltet zu sein scheinen. Daher können die wenigen Neutronensterne, die heiß genug sind, um Röntgenstrahlen zu emittieren, von Röntgenteleskopen wie dem XMM-Newton der ESA gesehen werden.
Ein solcher Neutronenstern ist 1E1207.4-5209. Mit der längsten XMM-Newton-Beobachtung einer galaktischen Quelle (72 Stunden) haben Professor Giovanni Bignami vom Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (CESR) und sein Team die Stärke ihres Magnetfelds direkt gemessen. Damit ist es der erste isolierte Neutronenstern, bei dem dies erreicht werden konnte.
Alle bisherigen Werte der Neutronenstern-Magnetfelder konnten nur indirekt geschätzt werden. Dies geschieht durch theoretische Annahmen, die auf Modellen basieren, die den Gravitationskollaps massereicher Sterne beschreiben, wie sie zur Bildung von Neutronensternen führen. Eine zweite indirekte Methode besteht darin, das Magnetfeld abzuschätzen, indem mithilfe von Radioastronomiedaten untersucht wird, wie sich die Rotation des Neutronensterns verlangsamt.
Im Fall von 1E1207.4-5209 zeigt diese direkte Messung mit XMM-Newton, dass das Magnetfeld des Neutronensterns 30-mal schwächer ist als Vorhersagen, die auf den indirekten Methoden basieren.
Wie kann das erklärt werden? Astronomen können die Geschwindigkeit messen, mit der einzelne Neutronensterne langsamer werden. Sie haben immer angenommen, dass „Reibung“ zwischen seinem Magnetfeld und seiner Umgebung die Ursache war. In diesem Fall ist die einzige Schlussfolgerung, dass etwas anderes am Neutronenstern zieht, aber was? Wir können spekulieren, dass es sich um eine kleine Scheibe von Supernova-Trümmern handelt, die den Neutronenstern umgeben und einen zusätzlichen Widerstandsfaktor erzeugen.
Das Ergebnis wirft die Frage auf, ob 1E1207.4-5209 unter Neutronensternen einzigartig oder das erste seiner Art ist. Die Astronomen hoffen, mit XMM-Newton andere Neutronensterne anvisieren zu können, um dies herauszufinden.
Hinweis für Redakteure
Röntgenstrahlen, die von einem Neutronenstern wie 1E1207.4-5209 emittiert werden, müssen das Magnetfeld des Neutronensterns passieren, bevor sie in den Weltraum gelangen. Unterwegs können Partikel im Magnetfeld des Sterns einen Teil der ausgehenden Röntgenstrahlen stehlen und auf ihrem Spektrum verräterische Markierungen abgeben, die als „Zyklotronresonanz-Absorptionslinien“ bekannt sind. Mit diesem Fingerabdruck konnten Prof. Bignami und sein Team die Stärke des Magnetfelds des Neutronensterns messen.
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
