Millisekundenpulsare

Anonim

Wenn ein Stern mit einer Masse von etwa zehn Sonnenmassen sein Leben beendet, explodiert er als Supernova und hinterlässt einen Neutronenstern als Rest "Asche". Neutronensterne haben Massen von einer bis mehreren Sonnen, aber sie haben einen winzigen Durchmesser von nur einigen zehn Kilometern. Sie drehen sich schnell, und wenn sie magnetische Felder haben, emittieren geladene Teilchen, die in ihnen gefangen sind, elektromagnetische Strahlung in einem leuchtturmartigen Strahl, der alle paar Sekunden oder weniger mit großer Regelmäßigkeit an der Erde vorbeifliegt. Diese Arten von Neutronensternen werden Pulsare genannt, und sie sind dramatische, mächtige Sonden von Supernovae, deren Vorläufersterne und die Eigenschaften von Kernmaterie unter den extremen Bedingungen, die in diesen Sternen existieren.

Millisekunden-Pulsare sind solche, die sich besonders schnell drehen, hunderte Male pro Sekunde. Astronomen sind zu dem Schluss gekommen, dass diese Objekte ihre Rotationsraten durch die Anlagerung von Material von einem nahe gelegenen Begleitstern erhöhen müssen. Es gibt fast 3000 bekannte Millisekunden-Pulsare. Etwa fünf Prozent davon sind in Kugelsternhaufen zu finden - gravitativ gebundene, annähernd kugelförmige Sternensembles, die bis zu einer Million Sterne enthalten, mit Größen von nur einigen zehn Lichtjahren im Durchmesser. Ihre überfüllten Umgebungen bieten ideale Bedingungen für die Bildung von Doppelsternen, und fast achtzig Prozent der Pulsare in Kugelsternhaufen sind Millisekunden-Pulsare. Der Kugelsternhaufen 47 Tucanae (47 Tuc) hat fünfundzwanzig von ihnen.

Die CfA-Astronomin Maureen van den Berg war Teil eines Teams von Astronomen, die vier ungewöhnliche Millisekunden-Binärpulsare in 47 Tuc untersuchten, deren Bahnparameter unbekannt waren. Umlaufbahnen sind der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Pulsaren, ihres Stofftransports und ihrer Geschwindigkeit und sogar der genauen Masse der Sterne. Die Wissenschaftler analysierten Daten von 519 Radiobeobachtungen von 47 Tuc, die über 16 Jahre gesammelt wurden. Der kürzeste Periodenpulsar im Set hat eine Periode von nur 0, 15 Tagen. Der längste ist 10, 9 Tage (übrigens sind beide bis neun Dezimalstellen bekannt) und hat eine Umlaufbahn, die noch kreisförmiger ist als die der Erde - tatsächlich ist es das kreisförmigste System, das jemals in einem Kugelsternhaufen gefunden wurde. Die Astronomen schätzen, dass dieser binäre Pulsar wahrscheinlich entstand, als ein Neutronenstern auf einen Doppelstern traf, seinen Begleiter aus dem Doppelstern fing und dann begann, Material daraus zu akquirieren, um ein Pulsar zu werden. (Ein zweites, weniger wahrscheinliches Szenario ist ebenfalls möglich, in dem das binäre Paar gebildet und auch zusammen entwickelt wurde.) Die Wissenschaftler führten ähnliche Analysen für die anderen drei Objekte durch. Die Ergebnisse, die erste in einer Reihe von Arbeiten über die Millisekunden - Pulsare in 47 Tuc, charakterisieren erstmals vier ihrer Pulsare, darunter eines ihrer ungewöhnlichsten, und liefern neue Einblicke in die Entstehung dieser Objekte und die Umweltbedingungen innerhalb eines Kugelsternhaufen.

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