Chandra findet lang gesuchtes Stück zum Ursprung der Millisecond Pulsars

21.07.2005 - Das besondere kosmische Objekt ist bekannt als 47 Tuc W und ist ein Doppelsternsystem, bestehend aus einem normalen Stern und einen Neutronenstern mit einer Rotationsperiode von 2,35 Millisekunden.

Neue Beobachtungen mit dem weltraumbasierten Chandra Röntgenstrahlen Observatorium liefern die bisher besten Informationen zu einem speziellen Typ von Neutronensternen, die so genannten Millisecond Pulsars, welche in nur wenigen Millisekunden rotieren, wofür die Erde bekanntlich 24 h braucht.

Ein Schüssel ist ihre Position. In diesem Fall befindet sich der Pulsar im Sternencluster 47 Tucanae, wo sich die Sterne dicht gedrängt befinden, gerade einmal 1/10 Lichtjahr auseinander. Des weiteren befinden sich zwei Dutzend weiterer Millisecond Pulsare in der Nachbarschaft.

Diese große Auswahl ist für die Astronomen natürlich ein Glücksfall, da sie so die Möglichkeit bekommen näher über diesen interessanten Sterntyp zu erfahren.

Das System 47 Tuc W sticht dabei heraus, da es mehr Röntgenstrahlung produziert als andere Sternsysteme. Verursacht durch Schockwellen die entstehen, wenn Material vom Begleitstern auf fast mit Lichtgeschwindigkeit fliegende Partikel des Neutronensterns treffen.

Ein Team von Astronomen vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge untersuchte die Röntgenstrahlsignatur von 47 Tuc W und fanden heraus, das diese einer Signatur von binären Röntgenstrahlquellen ähnelt, wie z.B. J1808.  Dies deutet auf eine Verbindung von extrem schnell rotierenden Pulsaren und binären Röntgenstrahlquellen ( X-ray binary source) hin.

Danach würde ein Millisecond Pulsar durch einen Neutronenstern entstehen, der sich wiederum durch eine Supernova Explosion herausbildet und wenn sich dieser Neutronenstern in einem Sterncluster befindet einen sprunghaften „Tanz“ im Zentrum des Clusters vollführt und dabei einen Begleitstern einfängt.

Durch eine immer dichtere Annäherung der beiden könnte der Neutronenstern Oberflächenmaterial seines normalen Begleitsterns anziehen, welches dann auf den Neutronenstern trifft und dabei Röntgenstrahlung produziert. So bildet sich in gewisserweise ein binäres Röntgenstrahlsystem.

Durch den Materiestrom vom Begleitstern erhöht sich die Rotationsrate des Neutronensterns (Gesetz von der Erhaltung des Drehimpulses) und über Millionen von Jahren wird die Rotationsgeschwindigkeit so groß, dass der Neutronenstern in wenigen Millisekunde eine komplette Umdrehung durchführt.

Letztendlich kommt der Materiestrom vom Begleiter zum Erliegen, durch die extrem schnelle Rotation des Neutronensterns oder der Evolution des Begleitsterns, und die Röntgenstrahlung sinkt, dies ist der Zeitpunkt wo der Neutronenstern zu einem radio-emitting millisecond pulsar wird.

Dabei ist wahrscheinlich das der Begleitstern im 47 Tuc W System, einer normaler Stern von 1/8 Masse der Masse der Sonne, der neue Partner und nicht mehr der Begleitstern wird, da sich auch seine Rotationsgeschwindigkeit drastisch ändern dürfte.

Im Gegensatz dazu befindet sich der Neutronenstern im J1808 System nicht in einem Sternencluster und der Begleitstern ist nur ein Brauner Zwerg mit etwa 5 % der Masse der Sonne. Weitere Beobachtungen sind aber notwendig, um die Theorie zu verifizieren.