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VERY LARGE ARRAY
Neutronensterne mit überraschend starken Jets
von Stefan Deiters
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10. August 2015

Beobachtungen mit dem Karl G. Jansky Very Large Array, einem Verbund von Radioteleskopen im US-Bundesstaat New Mexiko, haben gezeigt, dass offenbar auch Neutronensterne für außergewöhnlich energiereiche kosmische Jets sorgen können. Bislang hatte man vermutet, dass nur Schwarze Löcher in der Lage sind, diese gebündelten Partikelstrahlen so stark zu beschleunigen.

Jet

Material eines normalen Sterns wird von einem Neutronenstern angezogen und sammelt sich in einer Akkretionsscheibe, bevor es auf das kompakte Objekt stürzt. Dabei können auch Jets entstehen, die insbesondere im Radiobereich zu beobachten sind.  Bild: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF [Großansicht

Schwarze Löcher und Neutronensterne haben eine ähnliche Entstehungsgeschichte und stellen die kompakteste und zweitkompakteste Form der Materie im Universum dar. Beide entstehen durch das explosive Ende eines massereichen Sterns, einer sogenannten Supernova. Befand sich dieser Stern vor der Explosion in einem Doppelsternsystem mit einem masseärmeren Stern, kann es passieren, dass dieser auch nach der Supernova mit dem Schwarzen Loch oder dem Neutronenstern ein Paar bildet.

In solchen Fällen kommt es vor, dass Materie von dem normalen Stern zum kompakten Objekt strömt. Bevor es aber auf das Schwarze Loch oder den Neutronenstern stürzt, sammelt es sich in einer sogenannten Akkretionsscheibe. Senkrecht dazu können sich enggebündelte Partikelströme, sogenannte Jets, bilden, in denen Material mit Geschwindigkeiten von annähernd Lichtgeschwindigkeit ins All beschleunigt werden.

Bisher waren die Astronomen davon ausgegangen, dass die stärksten dieser Jets von einem Schwarzen Loch erzeugt werden. Selbst wenn das Schwarze Loch nur kleine Mengen an Material anzieht, kann dies schon zu sehr energiereichen Jets führen.

Diese lassen sich dank ihrer Emission im Radiobereich verfolgen und erscheinen bei entsprechenden Beobachtungen von Schwarzen Löchern sehr hell. Die Jets, die man bislang von Neutronensternen beobachtet hatte, waren hingegen eher schwach im Radiobereich. Sogar wenn der Neutronenstern mit sehr hoher Rate Material von seinem Begleiter abzog, war die Radioemission der Jets vergleichsweise mäßig.

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Bei den Beobachtungen des Neutronensterns PSR J1023+0038 im Radio- und Röntgenbereich erlebten die Astronomen allerdings eine Überraschung. Bei dem Objekt handelt es sich um einen "vorübergehenden" Millisekundenpulsar, also um einen Neutronenstern, der über viele Jahre kein Material verschlingt, dann aber für einige Zeit aktiv wird. Bei Beobachtungen in den Jahren 2013 und 2014 nahm der Neutronenstern nur geringe Mengen an Material auf, so dass die Astronomen eigentlich nur einen außerordentlich schwachen Jet im Radiobereich erwarteten.

"Vollkommen unerwartet zeigten die Beobachtungen mit dem Very Large Array eine vergleichsweise starke Emission, was auf einen Jet hindeutet, der fast genauso energiereich ist, wie einer, den wir von einem Schwarzen Loch erwarten würden", erläutert Adam Deller von ASTRON in den Niederlanden. "Das ist überraschend und verrät uns, dass in einigen Systemen mit Neutronenstern und einem normalen Begleiter etwas ablaufen muss, was wir nicht erwartet hatten."

Inzwischen kennt man noch zwei weitere dieser "vorübergehenden" Systeme und beide zeigen auch sehr leistungsstarke Jets, die denen von Schwarzen Löchern Konkurrenz machen. Noch ist den Astronomen um Deller nicht klar, was diese "vorübergehenden" Systeme so besonders macht. Sie planen daher weitere Beobachtungen, um auf Grundlage dieser Daten auch ihre theoretischen Modelle über den Akkretionsprozess anpassen zu können.

Über die Beobachtungen berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erschienen ist. 

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siehe auch
Pulsare: Direkter Kollaps zum Millisekunden-Pulsar? - 23. Dezember 2013
Pulsare: Was schnell rotierende Pulsare bremst - 6. Februar 2012
Pulsare: Schwarze Witwe im All - 19. Februar 2010
Millisekunden-Pulsare: Doppelsternsystem gibt Einblick in Entstehung - 25. Mai 2009
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
National Radio Astronomy Observatory
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