Wir leben in einem riesigen, dunklen Universum, das es extrem schwierig macht, die kleinsten und coolsten Objekte zu entdecken, außer für einen Glücksfall. Dieses Glück kommt oft in Form eines Gefährten. Nehmen Sie zum Beispiel den ersten Exoplaneten, der aufgrund seiner Umlaufbahn um einen Pulsar entdeckt wurde – einen sich schnell drehenden Neutronenstern.
Ein Forscherteam, das das Green Bank Telescope und das Very Long Baseline Array (VLBA) des National Radio Astronomy Observatory verwendet, sowie andere Observatorien haben die Geschichte wiederholt und ein Objekt in der Umlaufbahn um einen entfernten Pulsar entdeckt. Aber diesmal ist es der kälteste und schwächste Weiße Zwerg, der jemals entdeckt wurde. So cool, dass sein Kohlenstoff kristallisiert ist.
Die Pointe ist: Mit Hilfe eines Pulsars haben Astronomen einen erdgroßen Diamanten am Himmel entdeckt.
„Es ist ein wirklich bemerkenswertes Objekt“, sagte Hauptautor David Kaplan von der University of Wisconsin-Milwaukee in a Pressemitteilung . 'Diese Dinge sollten da draußen sein, aber weil sie so dunkel sind, sind sie sehr schwer zu finden.'
Die Geschichte beginnt, als Dr. Jason Boyles, damals Doktorand an der West Virginia University, einen Pulsar namens PSR J2222-0127 in 900 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Wassermann identifizierte.
Wenn dem Kern eines massereichen Sterns die Energie ausgeht, kollabiert er zu einem unglaublich dichten Neutronenstern oder Schwarzen Loch. Bringen Sie einen Teelöffel Neutronenstern zur Erde und er würde den Mount Everest mit etwa einer Milliarde Tonnen überwiegen. Ein Pulsar ist einfach ein sich drehender Neutronenstern.
Aber während sich ein Pulsar dreht, strömen leuchtturmartige Strahlen von Radiowellen von den Polen seines starken Magnetfelds. Wenn sie an der Erde vorbeifegen, erzeugen sie Funkwellen, die so regelmäßig sind, dass Sie Ihre Uhr nach ihnen richten könnten. Aber wenn der Pulsar einen Gefährten im Schlepptau hat, können die winzigen Gravitationsschlepper dieses Timing leicht ausgleichen.
Die ersten Beobachtungen von PSR J2222-0137 ergaben, dass es sich mehr als 30 Mal pro Sekunde drehte. Es wurde dann über einen Zeitraum von zwei Jahren mit der VLBA beobachtet. Durch die Anwendung von Einsteins Relativitätstheorie – die voraussagt, dass sich das Licht in Gegenwart eines Gravitationsfeldes verlangsamt – untersuchten die Forscher, wie die Schwerkraft des Begleiters den Raum verzerrte, was zu Verzögerungen im Radiosignal führte, wenn der Pulsar dahinter passierte.
Die verzögerten Reisezeiten halfen den Forschern, die einzelnen Massen der beiden Sterne zu bestimmen. Der Pulsar hat die 1,2-fache Sonnenmasse und der Begleiter eine 1,05-fache Sonnenmasse. Zuvor dachten Forscher, der Begleiter sei wahrscheinlich ein anderer Neutronenstern oder ein Weißer Zwerg, der Überrest eines sonnenähnlichen Sterns.
Aber die Timing-Variationen machten das Neutronenstern-Szenario unwahrscheinlich. Die Umlaufbahnen waren zu geordnet, als dass eine zweite Supernova stattgefunden hätte. Da die Astronomen also die typische Helligkeit eines Weißen Zwergs und seine Entfernung kennen, dachten sie zunächst, sie könnten den schwer fassbaren Begleiter im optischen und infraroten Licht erkennen.
Eine im sichtbaren Licht am SOAR-Teleskop aufgenommene Aufnahme des Feldes des Pulsars/Weißer-Zwerg-Paares. Die genaue Position des Weißen Zwergs ist einem Pixel bekannt. Aber es ist nicht da. Bildquelle: NOAO
Weder das Southern Astrophysical Research-Teleskop in Chile noch das 10-Meter-Keck-Teleskop auf Hawaii konnten ihn jedoch nachweisen.
'Unser letztes Bild sollte uns einen Begleiter zeigen, der 100-mal lichtschwächer ist als jeder andere Weiße Zwerg, der einen Neutronenstern umkreist, und etwa 10-mal lichtschwächer als jeder bekannte Weiße Zwerg, aber wir sehen nichts', sagte Koautor Bart Dunlap, ein Doktorand an der Universität von North Carolina. 'Wenn dort ein Weißer Zwerg ist, und das ist mit ziemlicher Sicherheit der Fall, muss es extrem kalt sein.'
Das Forscherteam berechnete, dass der Weiße Zwerg nicht mehr als 3.000 Grad Kelvin haben würde. Bei einer so niedrigen Temperatur wäre der kollabierte Stern weitgehend kristallisierter Kohlenstoff, ähnlich wie Diamant.
Das Papier wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen und kann eingesehen werden Hier.
