Fermi entdeckt bislang jüngsten Millisekunden-Pulsar

Ein internationales Wissenschaftsteam hat mit dem Fermi Gamma-ray Space Telescope der NASA einen überraschend energiereichen Millisekunden-Pulsar entdeckt, der existierende Theorien darüber in Frage stellt, wie diese Objekte entstehen.

Zur selben Zeit hat ein anderes Team mit Hilfe von verbesserten Analysemethoden neun neue Gammastrahlen-Pulsare in den Fermi-Daten lokalisiert.

Ein Pulsar ist ein Typ Neutronenstern, der elektromagnetische Energie in periodischen Intervallen emittiert. Ein Neutronenstern ist das dichteste Objekt, das Astronomen direkt beobachten können und presst über eine halbe Million Erdmassen in eine Kugel, so groß wie eine Stadt. Diese Materie ist so komprimiert, dass sogar ein Teelöffel voll so viel wiegt wie der Mount Everest.

„Zusammen mit den neuen Pulsaren hat Fermi jetzt mehr als 100 entdeckt, was ein aufregender Meilenstein ist, wenn man bedenkt, dass vor dem Start von Fermi im Jahre 2008 nur sieben Pulsare bekannt waren, die Gammastrahlen emittieren“, sagte Pablo Saz Parkinson, ein Astrophysiker vom Santa Cruz Institute for Particle Physics an der University of California in Santa Cruz und Co-Autor zweier Studien, welche die Ergebnisse im Detail beschreiben.

In drei Jahren hat Fermi mehr als 100 Gammastrahlen-Pulsare entdeckt (NASA’s Goddard Space Flight Center)

Eine Gruppe von Pulsaren kombiniert unglaubliche Dichte mit extremer Rotation. Die schnellsten dieser so genannten Millisekunden-Pulsare drehen sich 43.000 Mal pro Minute.

Man nimmt an, dass Millisekunden-Pulsare solche Geschwindigkeiten erreichen, weil sie in Binärsystemen mit normalen Sternen gravitativ gebunden sind. Während einer Phase ihres stellaren Lebens fließt Gas von dem normalen Stern zu dem Pulsar. Mit der Zeit beschleunigt das Auftreffen des Gases die Rotation des Pulsars.

Die starken Magnetfelder und die schnelle Rotation von Pulsaren lassen sie energiereiche Strahlung emittieren, von Radiowellen bis Gammastrahlen. Weil der Stern Rotationsenergie auf den Pulsar überträgt, verlangsamt sich die Rotation des Pulsars, nachdem dieser Transfer beendet ist.

Typischerweise sind Millisekunden-Pulsare circa eine Milliarde Jahre alt. In der Science-Ausgabe vom 3. November enthüllt das Team allerdings einen hellen, energiereichen Millisekunden-Pulsar, der nur 25 Millionen Jahre alt ist.

Fermis LAT zeichnet die genaue Position und Zeit der von ihm entdeckten Gammastrahlen auf, aber um eine Quelle zu identifizieren, benötigt man weitere Informationen, beispielsweise die Position am Himmel, die Pulsperiode und wie sich die Pulse mit der Zeit verändern (NASA’s Goddard Space Flight Center)

Das Objekt mit der Bezeichnung PSR J1823-3021A liegt inmitten von NGC 6624, einer kugelförmigen Ansammlung alter Sterne, einem Kugelsternhaufen, von denen etwa 160 vergleichbare Objekte unsere Galaxie umkreisen. Der Cluster ist etwa 10 Milliarden Jahre alt und liegt 27.000 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Sagittarius (Schütze).

Das Large Area Telescope (LAT) von Fermi zeigte, dass elf Kugelsternhaufen Gammastrahlen emittieren. Die angehäufte Emission Dutzender Millisekunden-Pulsare ist zu schwach um von Fermi individuell registriert zu werden. Aber das ist nicht der Fall bei NGC 6624.

„Es ist erstaunlich, dass all die Gammastrahlen, die wir bei diesem Cluster sehen, von einem einzigen Objekt stammt. Es muss sich kürzlich gebildet haben, basierend darauf, wie schnell es Energie abstrahlt. „Es ist ein bisschen so, als würde man ein schreiendes Baby in einem ruhigen Altersheim finden“, sagte Paulo Freire, der leitende Autor der Studie vom Max Planck Institut für Radioastronomie in Bonn (Deutschland).

J1823-3021A wurde zuvor durch seine Radioemissionen als Pulsar identifiziert. Von den neun neuen Pulsaren ist keiner ein Millisekunden-Pulsar und nur bei einem stellte man später fest, dass er Radiowellen emittiert.

Trotz seiner Empfindlichkeit kann Fermis LAT bei manchen dieser schwachen Pulsare nur alle 100.000 Umdrehungen einen Gammastrahl registrieren. Erst neue Analysemethoden, die auf die präzise Position und Ankunftszeit der seit 2008 vom LAT gesammelten Photonen angewandt wurden, waren in der Lage sie zu identifizieren.

„Wir passten Methoden für das Problem der Identifizierung von Gammastrahlen-Pulsare an, die ursprünglich für die Untersuchung von Gravitationswellen entwickelt wurden und wir wurden schnell belohnt“. Sagte Bruce Allen, Direktor des Max Planck Instituts für Gravitationsphysik in Hannover (Deutschland). Allen ist Co-Autor einer Studie über die Entdeckungen, die heute im The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde.

Allen leitet auch das Einstein@Home Projekt – ein Ansatz, der mittels verteiltem Rechnen die Ruhezeiten der Computer von Freiwilligen nutzt, um astronomische Daten zu verarbeiten. Im Juli erweiterte das Projekt die Suche nach Gammastrahlen-Pulsaren, indem es Fermis LAT-Daten in die von den Einstein@Home-Nutzern verarbeiteten Daten einbezog.

Das Fermi Gamma-ray Space Telescope der NASA ist eine Partnerschaft von Astrophysikern und Teilchenphysikern. Es wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betrieben und wurde in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium und mit weiteren wichtigen Beiträgen von wissenschaftlichen Einrichtungen und Partnern in Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Schweden und den Vereinigten Staaten entwickelt.

Quelle: http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/young-pulsar.html

(THK)