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PULSARE
Die genauesten Uhren im Universum
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie 
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25. Juni 2010

Ein internationales Team von Astronomen hat das Verhalten von Pulsaren untersucht und dabei ein Verfahren entdeckt, das sie zu den mit Abstand genauesten Zeitmessern im Universum werden lässt. Die Wissenschaftler erzielten diesen Durchbruch mit Hilfe von Messreihen ihrer Radiosignale, die mit dem 76-Meter-Lovell-Radioteleskop am englischen Jodrell-Bank-Observatorium gewonnen wurden.

Pulsar

Schematische Darstellung eines Pulsars. Pulsare stellen die genauesten natürlichen Uhren dar, die man bisher kennt. Bild: Michael Kramer / MPI für Radioastronomie

 Pulsare sind seit ihrer erstmaligen Entdeckung im Jahr 1967 vor allem im Bereich der Radiofrequenzen sehr genau untersucht worden. Ihre extrem hohe Rotationsstabilität, das heißt, die Genauigkeit, mit der sie die Dauer einer Drehung um ihre Achse einhalten, hat unter anderem zur Entdeckung der ersten extrasolaren Planeten geführt und ermöglicht eine Reihe von Tests zur Überprüfung unserer Theorien über das Universum. Allerdings ist diese Rotationsstabilität nicht perfekt, wobei bis heute irreguläre Effekte in ihrem Umlauf die Verwendung als hochpräzise Zeitmesser erheblich einschränken.

Das Forscherteam, angeführt von Andrew Lyne, hat Beobachtungen von Pulsaren mit dem 76-m-Lovell-Radioteleskop dazu verwendet, diese Abweichungen systemtisch zu untersuchen und dabei eine Methode entdeckt, mit der man sie korrigieren kann. "Die besten Uhren, die der Menschheit zur Verfügung stehen, benötigen alle eine Korrektur, etwa für die Effekte von schwankenden Temperaturen, unterschiedlichem atmosphärischem Druck, Feuchtigkeit oder dem lokalen Magnetfeld", sagt Lyne. "Hier in unseren Beobachtungen haben wir vielleicht eine Methode gefunden, unsere astrophysikalischen Uhren, die Pulsare, zu korrigieren."

Die Umdrehungsgeschwindigkeit, mit der die Pulsare um ihre Achse rotieren, nimmt sehr langsam ab. Dabei haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass Abweichungen in dieser Messgröße vor allem dadurch entstehen, dass es zwei unterschiedliche Raten in der Verlangsamung gibt und nicht nur eine, und dass die Pulsare zwischen beiden Raten in der Verlangsamung hin- und her wechseln, und das abrupt und recht unvorhersehbar.

"Diese Wechsel stehen im Zusammenhang mit der Form der Pulse oder Ticks, die der Pulsar aussendet", so beschreibt George Hobbs die zweite wichtige Entdeckung des Forscherteams. "Deshalb brauchen wir hochpräzise Messungen der Pulsform über eine möglichst lange Zeitsequenz - so können wir die Abnahme der Pulsperiode extrem genau bestimmen und daraus einen 'Korrekturfaktor' für den jeweiligen Pulsar ableiten. Damit wird die Ganggenauigkeit der Pulsaruhren nochmals erheblich gesteigert."

"Unsere Ergebnisse ermöglichen einen völlig neuen Zugang zu den extremen Bedingungen in der Umgebung von Neutronensternen", sagt Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie und Leiter der Forschungsgruppe "Radioastronomische Fundamentalphysik", der auch zu der Forschergruppe gehörte. "Sie haben das Potential, unsere ohnehin schon sehr präzisen Vermessungen der Gravitation nochmals entscheidend zu verbessern."

Die Forscher hoffen, dass die neuen Erkenntnisse über die Verlangsamung der Pulsperiode von Pulsaren die Wahrscheinlichkeit erhöht, mit Hilfe der am schnellsten rotierenden Pulsare endlich die ersten Gravitationswellen direkt in der Struktur der Raumzeit nachzuweisen. "Weltweit haben schon viele Observatorien versucht, über Pulsare diejenigen Gravitationswellen nachzuweisen, die bei der Bildung von supermassereichen Schwarzen Löchern im Universum gebildet werden", so Teammitglied Ingrid Stairs. "Mit unserer neuen Technik sollten wir in der Lage sein, die Signale von Gravitationswellen zu erfassen, die im Moment noch in den Unregelmäßigkeiten des Pulsarsignals versteckt bleiben."

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siehe auch
Pulsare: Schwarze Witwe im All - 19. Februar 2010
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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