Wenn massereiche Sterne das Ende ihres Lebenszyklus erreichen, explodieren sie in einer massiven Supernova und werfen den größten Teil ihres Materials ab. Übrig bleibt ein „Milliskunden-Pulsar“, ein superdichter, hochmagnetisierter Neutronenstern, der sich schnell dreht und elektromagnetische Strahlen aussendet. Irgendwann verlieren diese Sterne ihre Rotationsenergie und beginnen sich zu verlangsamen, aber sie können mit Hilfe eines Begleiters wieder schneller werden.
nach a Kürzlich durchgeführte Studie , wurde ein internationales Wissenschaftlerteam Zeuge dieses seltenen Ereignisses, als es einen ultralangsamen Pulsar in der benachbarten Andromeda-Galaxie beobachtete ( XB091D ). Die Ergebnisse ihrer Studie zeigten, dass sich dieser Pulsar in den letzten einer Million Jahren beschleunigt hat, was wahrscheinlich das Ergebnis eines gefangenen Gefährten ist, der seitdem seine schnelle Rotationsgeschwindigkeit wiederherstellt.
Wenn sich ein Pulsar mit einem gewöhnlichen Stern paart, ist das Ergebnis normalerweise ein Doppelsystem, das aus einem Pulsar und einem Weißen Zwerg besteht. Dies geschieht, nachdem der Pulsar die äußeren Schichten eines Sterns abzieht und ihn in einen Weißen Zwerg verwandelt. Das Material dieser äußeren Schicht bildet dann um den Pulsar eine Akkretionsscheibe, die einen im Röntgenspektrum hell strahlenden „Hot Spot“ erzeugt, an dem Temperaturen in die Millionen Grade gehen können.
Das Team wurde von Ivan Zolotukhin vom Sternberg Astronomical Institute at . geleitet Lomonossow-Universität Moskau (MSU) und schlossen Astronomen der Universität Toulouse, die Nationales Institut für Astrophysik (INAF) und die Smithsonian Astrophysical Observatory . Die Studienergebnisse wurden veröffentlicht inDas Astrophysikalische Journalunter dem Titel ' Der langsamste rotierende Röntgenpulsar in einem extragalaktischen Kugelsternhaufen '.
Wie sie in ihrer Arbeit angeben, wurde der Nachweis dieses Pulsars dank der von der gesammelten Daten ermöglicht XMM-Newton Weltraumobservatorium von 2000-2013. In dieser Zeit hat XMM-Newton Informationen über ungefähr 50 Milliarden Röntgenphotonen gesammelt, die von Astronomen der Lomosov MSU zu einem Online-Datenbank öffnen .
Diese Datenbank hat es Astronomen ermöglicht, viele zuvor entdeckte Objekte genauer unter die Lupe zu nehmen. Dazu gehört XB091D, ein Pulsar mit einer Periode von Sekunden (auch bekannt als „zweiter Pulsar“), der sich in einem der ältesten Kugelsternhaufen der Andromeda-Galaxie befindet. Allerdings, die Röntgenbilder zu finden, die ihnen eine Charakterisierung ermöglichen würden XB091D war keine leichte Aufgabe. Wie Ivan Zolotukhin in einer MSU erklärte Pressemitteilung :
„Die Detektoren auf XMM-Newton erkennen alle fünf Sekunden nur ein Photon von diesem Pulsar. Daher ist die Suche nach Pulsaren in den umfangreichen XMM-Newton-Daten vergleichbar mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Tatsächlich mussten wir für diese Entdeckung völlig neue mathematische Werkzeuge entwickeln, die es uns ermöglichten, das periodische Signal zu suchen und zu extrahieren. Theoretisch gibt es viele Anwendungen für diese Methode, auch außerhalb der Astronomie.“
In der Andromeda-Galaxie wurde der langsamste rotierende Röntgenpulsar in einem Kugelsternhaufen entdeckt. Bildnachweis: A. Zolotov
Basierend auf insgesamt 38 XMM-Newton-Beobachtungen kam das Team zu dem Schluss, dass sich dieser Pulsar (der zu dieser Zeit der einzige bekannte Pulsar seiner Art außerhalb unserer Galaxie war) im frühesten Stadium der „Verjüngung“ befindet. Kurz gesagt, ihre Beobachtungen zeigten, dass der Pulsar vor weniger als 1 Million Jahren zu beschleunigen begann. Diese Schlussfolgerung basierte auf der Tatsache, dass XB091D der langsamste rotierende Kugelsternhaufen-Pulsar ist, der bisher entdeckt wurde.
Der Neutronenstern absolviert eine Umdrehung in 1,2 Sekunden, was mehr als 10 Mal langsamer ist als der bisherige Rekordhalter. Anhand der beobachteten Daten konnten sie auch die Umgebung von XB091D charakterisieren. Sie fanden beispielsweise heraus, dass sich der Pulsar und sein binäres Paar in einem extrem dichten Kugelsternhaufen (B091D) in der Andromeda-Galaxie befinden – etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.
Dieser Haufen wird auf 12 Milliarden Jahre geschätzt und enthält Millionen alter, schwacher Sterne. Sein Begleiter ist ein Stern mit einer Sonnenmasse von 0,8 Sonnen, und das Doppelsternsystem selbst hat eine Rotationsperiode von 30,5 Stunden. Und in etwa 50.000 Jahren, schätzen sie, wird der Pulsar so weit beschleunigen, dass er wieder eine Umdrehungsdauer von Millisekunden hat – also einen Millisekundenpulsar.
Ein Diagramm des ESA-XMM-Newton-Röntgenteleskops. 1999 von einer Ariane-5-Trägerrakete in den Orbit gebracht. Bildnachweis: ESA/XMM-Newton
Interessanterweise ermöglichte es die Position von XB910D in dieser riesigen Region von Sternen mit superhoher Dichte, vor etwa 1 Million Jahren einen Begleiter einzufangen und den Prozess der „Verjüngung“ überhaupt einzuleiten. Als Zolotukhin erklärt:
„In unserer Galaxie werden in 150 bekannten Kugelsternhaufen keine derart langsamen Röntgenpulsare beobachtet, weil ihre Kerne nicht groß und dicht genug sind, um nahe Doppelsterne mit ausreichend hoher Rate zu bilden. Dies deutet darauf hin, dass der B091D-Haufenkern mit einer extrem dichten Zusammensetzung von Sternen im XB091D viel größer ist als der des üblichen Haufens. Wir haben es also mit einem großen und eher seltenen Objekt zu tun – mit einem dichten Überrest einer kleinen Galaxie, die einst die Andromeda-Galaxie verschlang. Die Dichte der Sterne hier, in einer Region mit einem Durchmesser von etwa 2,5 Lichtjahren, ist etwa 10 Millionen Mal höher als in der Nähe der Sonne.“
Dank dieser Studie und der mathematischen Werkzeuge, die das Team entwickelt hat, um sie zu finden, werden Astronomen in den kommenden Jahren wahrscheinlich viele zuvor entdeckte Objekte erneut besuchen können. In diesen riesigen Datensätzen könnte es viele Beispiele für seltene astronomische Ereignisse geben, die nur darauf warten, beobachtet und richtig charakterisiert zu werden.
Weiterlesen: Das Astrophysikalische Journal , Lomonossow-Universität Moskau
