Teilzeit-Pulsar entdeckt

Krebs-Nebel-Pulsar
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Krebs-Nebel-Pulsar

von Dr. Stefan Deiters

Astronomen haben jetzt einen außergewöhnlichen Pulsar aufgespürt: Der rotierende Neutronenstern schaltet sich regelmäßig für einen Monat ab. Das eigentümliche Verhalten ist für die Wissenschaftler jedoch eine einmalige Gelegenheit, die Theorien über diese Objekte zu prüfen.

Bei Pulsaren handelt es sich um äußerst kompakte, magnetische Neutronensterne, die nach der Explosion eines massereichen Sterns zurückbleiben. Sie werden oft als kosmische Leuchtfeuer bezeichnet, da sie sich um die eigene Achse drehen und dabei einen eng gebündelten Strahl aus Radiowellen ins All senden – ganz wie ein Leuchtturm seinen Lichtkegel über das Wasser streichen lässt. Pulsare sind äußerst kompakte Objekte: Sie haben eine größere Masse als die Sonne, aber nur einen Durchmesser von 20 Kilometern.

"Mit Pulsaren wird der Traum eines jeden Physikers wahr", ist sich Dr. Michael Kramer vom Jodrell Bank Radioteleskop der University of Manchester sicher. "Sie sind aus der merkwürdigsten Materie gemacht, die man im Universum findet und sie rotieren sehr gleichmäßig, was sie quasi zu kosmischen Uhren macht." Allerdings gibt es mit diesem "Physiker-Traum" ein kleines aber entscheidendes Problem: "Wir wissen nicht, wie diese Uhren funktionieren. Aber der Fund sollte uns helfen, dahinter zu kommen."

Das Besondere an dem von Kramer und seinen Kollegen gefundenen Pulsar ist, dass er nur in Abständen aktiv ist: Für ungefähr eine Woche zeigt er das Verhalten eines normalen Pulsars, doch dann schaltet er sich für einen Monat ab. Mit dieser Eigenschaft ist der Pulsar mit Namen PSR B1931+24 bislang einmalig und bietet den Forschern die Möglichkeit, den Stern in seiner ruhigen und aktiven Periode zu studieren. In seiner Ruhephase ist PSR B1931+24 sehr schwer zu entdecken. Daher ist es nicht unwahrscheinlich, dass es noch sehr viele ähnliche Objekte gibt, die bislang unentdeckt sind.

"Nach der Entdeckung von Pulsaren haben Theoretiker versucht, ihre Eigenschaften durch starke elektrische Felder zu erklären, die Teilchen von der Oberfläche des Neutronensterns in eine den Stern umgebende Wolke aus magnetisiertem Plasma befördern, in die so genannte Magnetosphäre", erläutert Kramers Kollege Prof. Andrew Lyne. "Allerdings war es uns fast 40 Jahre lang nicht möglich, diese Theorie zu testen."

Doch das hat sich jetzt geändert: Im Falle von PSR B1931+24 stellten die Wissenschaftler nämlich fest, dass die Drehung des Sterns offenbar stärker abgebremst wird, wenn der Pulsar aktiv ist. "Wir können deutlich sehen, dass irgendetwas auf die Bremse tritt, wenn der Pulsar an ist", so Teammitglied Dr. Christine Jordan.

Dieser Bremsmechanismus, so glauben die Wissenschaftler, muss mit der Erzeugung von Radiowellen zu tun haben. Er wäre beispielsweise durch einen Teilchenwind erklärbar, der die Magnetosphäre des Pulsars verlässt und dabei auch Rotationsenergie mitnimmt. Ein solcher Bremseffekt war von den Theoretikern erwartet worden, doch jetzt ist es erstmals gelungen, einen direkten Beweis dafür zu finden.

Und die Beobachtungen scheinen die Theorie nahezu perfekt zu bestätigen: Als die Forscher ihre Daten mit der Theorie verglichen, stellten sie eine Abweichung von nur zwei Prozent fest. "Wir waren regelrecht geschockt, als wir die Zahl auf dem Computer sahen", so Kramer. "Wenn man bedenkt, wie komplex ein Pulsar ist, hätten wir nie erwartet, dass die Theorie so genaue Aussagen machen kann."

"Es ist schon faszinierend", ergänzt Lyne, "dass man nach fast 40 Jahren nicht nur ein neues Phänomen bei Pulsaren gefunden hat, sondern darüber hinaus auch eine ganz unerwartete Möglichkeit, eine fundamentale Theorie über die Pulsare zu überprüfen."

Der erste Pulsar wurde 1967 von Jocelyn Bell entdeckt, die damals gerade an ihrer Doktorarbeit arbeitete. Zusammen mit ihrem Doktorvater Anthony Hewish, der 1974 den Nobelpreis für Physik erhielt, untersuchte sie merkwürdige regelmäßige Radiosignale aus dem All. Zunächst wusste niemand, um was es sich handeln könnte und man diskutierte sogar die Möglichkeit einer außerirdischen Botschaft. Wenig später wurde aber klar, dass rotierende Neutronensterne für solche Pulse verantwortlich sein können.

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