Sie sind die sogenannten „Leuchttürme“ des Universums – rotierende Neutronensterne, die einen fokussierten Strahl elektromagnetischer Strahlung aussenden, der nur sichtbar ist, wenn Sie ihm im Weg stehen. Diese stellaren Relikte, die als Pulsare bekannt sind, haben ihren Namen aufgrund der Art und Weise, wie ihre Emissionen in den Weltraum zu „pulsieren“ scheinen.
Diese alten stellaren Objekte sind nicht nur sehr faszinierend und beeindruckend anzusehen, sie sind auch für Astronomen sehr nützlich. Dies liegt daran, dass sie regelmäßige Rotationsperioden haben, was in ihren Pulsen ein sehr genaues Inneres erzeugt – im Bereich von Millisekunden bis Sekunden.
Beschreibung:
Pulsare sind Arten von Neutronensternen; die toten Relikte massereicher Sterne. Was Pulsare von normalen Neutronensternen unterscheidet, ist, dass sie stark magnetisiert sind und sich mit enormen Geschwindigkeiten drehen. Astronomen erkennen sie an den Radiopulsen, die sie in regelmäßigen Abständen aussenden.
Künstlerische Darstellung eines akkretierenden Röntgen-Millisekundenpulsars. Das fließende Material des Begleitsterns bildet eine Scheibe um den Neutronenstern, die am Rand der Pulsar-Magnetosphäre abgeschnitten ist. Bildnachweis: NASA / Goddard Space Flight Center / Dana Berry
Formation:
Die Entstehung eines Pulsars ist der Entstehung eines Neutronensterns sehr ähnlich. Wenn ein massereicher Stern mit der 4- bis 8-fachen Masse unserer Sonne stirbt, detoniert er als Supernova. Die äußeren Schichten werden in den Weltraum gesprengt und der innere Kern zieht sich durch seine Schwerkraft nach unten zusammen. Der Gravitationsdruck ist so stark, dass er die Bindungen überwindet, die die Atome voneinander trennen.
Elektronen und Protonen werden durch die Schwerkraft zusammengedrückt, um Neutronen zu bilden. Die Gravitation auf der Oberfläche eines Neutronensterns beträgt etwa 2 x 10elfdie Schwerkraft auf der Erde. Die massereichsten Sterne detonieren also als Supernovae und können explodieren oder zu Schwarzen Löchern kollabieren. Wenn sie weniger massiv sind, wie unsere Sonne, sprengen sie ihre äußeren Schichten weg und kühlen dann langsam als Weiße Zwerge ab.
Aber Sterne mit der 1,4- bis 3,2-fachen Sonnenmasse können immer noch zu Supernovae werden, aber sie haben einfach nicht genug Masse, um ein Schwarzes Loch zu bilden. Diese Objekte mittlerer Masse beenden ihr Leben als Neutronensterne, und einige von ihnen können zu Pulsaren oder Magnetaren werden. Wenn diese Sterne kollabieren, behalten sie ihren Drehimpuls bei.
Aber mit einer viel kleineren Größe erhöht sich ihre Rotationsgeschwindigkeit dramatisch und dreht sich viele Male pro Sekunde. Dieses relativ kleine, superdichte Objekt emittiert einen starken Strahlungsstoß entlang seiner magnetischen Feldlinien, obwohl dieser Strahlungsstrahl nicht unbedingt mit seiner Rotationsachse ausgerichtet ist. Pulsare sind also einfach rotierende Neutronensterne.
Wenn Astronomen von hier auf der Erde aus mehrmals pro Sekunde einen intensiven Radiostrahl wahrnehmen, der sich wie ein Leuchtturm dreht, ist dies ein Pulsar.
Geschichte:
Der erste Pulsar wurde 1967 von Jocelyn Bell Burnell und Antony Hewis entdeckt und überraschte die wissenschaftliche Gemeinschaft durch die regelmäßigen Funkemissionen, die er aussendete. Sie entdeckten eine mysteriöse Radioemission von einem festen Punkt am Himmel, die alle 1,33 Sekunden ihren Höhepunkt erreichte. Diese Emissionen waren so regelmäßig, dass einige Astronomen dachten, es könnte ein Beweis für die Kommunikation einer intelligenten Zivilisation sein.
Obwohl Burnell und Hewis sicher waren, dass es einen natürlichen Ursprung hatte, nannten sie es LGM-1, was für 'kleine grüne Männer' steht, und spätere Entdeckungen haben Astronomen geholfen, die wahre Natur dieser seltsamen Objekte zu entdecken.
Astronomen stellten die Theorie auf, dass es sich um schnell rotierende Neutronensterne handelte, und dies wurde durch die Entdeckung eines Pulsars mit einer sehr kurzen Periode (33 Millisekunden) im Krebsnebel weiter unterstützt. Es wurden bisher insgesamt 1600 gefunden, und der schnellste entdeckte sendet 716 Impulse pro Sekunde aus.
Später wurden Pulsare in Doppelsternsystemen gefunden, was dazu beitrug, Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie zu bestätigen. Und 1982 wurde ein Pulsar mit einer Rotationsdauer von nur 1,6 Mikrosekunden gefunden. Tatsächlich wurden die ersten jemals entdeckten extrasolaren Planeten in einer Umlaufbahn eines Pulsars gefunden – natürlich wäre es kein sehr bewohnbarer Ort.
Interessante Fakten:
Wenn sich ein Pulsar zum ersten Mal bildet, hat er die meiste Energie und die schnellste Rotationsgeschwindigkeit. Wenn es elektromagnetische Energie durch seine Strahlen freisetzt, verlangsamt es sich allmählich. Innerhalb von 10 bis 100 Millionen Jahren verlangsamt er sich bis zu dem Punkt, an dem seine Strahlen abschalten und der Pulsar still wird.
Wenn sie aktiv sind, drehen sie sich mit einer so unheimlichen Regelmäßigkeit, dass sie von Astronomen als Timer verwendet werden. Tatsächlich wird gesagt, dass bestimmte Arten von Pulsaren rivalisieren Atomuhren in ihrer Genauigkeit im Takt.
Pulsare helfen uns auch, nach Gravitationswellen zu suchen, das interstellare Medium zu untersuchen und sogar extrasolare Planeten im Orbit zu finden. Tatsächlich ist die erste extrasolare Planeten wurden 1992 um einen Pulsar herum entdeckt, als die Astronomen Aleksander Wolszczan und Dale Frail die Entdeckung eines Planetensystems mit mehreren Planeten um PSR B1257+12 – ein Millisekundenpulsar, von dem jetzt bekannt ist, dass er zwei extrasolare Planeten hat.
Künstlerische Darstellung der Planeten, die PSR B1257+12 umkreisen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/R. Verletzt (SSC)
Es wurde sogar vorgeschlagen, dass Raumschiffe sie als Leuchtfeuer verwenden könnten, um bei der Navigation im Sonnensystem zu helfen. Auf der Raumsonde Voyager der NASA gibt es Karten, die die Richtung der Sonne zu 14 Pulsaren in unserer Region zeigen. Wenn Außerirdische unseren Heimatplaneten finden wollten, konnten sie keine genauere Karte verlangen.
Wir haben hier auf Universe Today viele Artikel über Sterne geschrieben. Hier ist ein Artikel über a neu entdeckter Gammapulsar , und hier ist ein Artikel darüber, wie Millisekundenpulsare drehen sich so schnell .
Weitere Informationen zu Sternen finden Sie unter Hubblesites Pressemitteilungen über Stars , und hier ist die Sterne und Galaxien Homepage .
Wir haben mehrere Episoden von Astronomy Cast über Sterne aufgenommen. Hier sind zwei, die für Sie hilfreich sein könnten: Folge 12: Woher kommen Babystars? , und Folge 13: Wohin gehen Sterne, wenn sie sterben? ?
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