Was passiert mit einem Neutronenstern am Ende seiner Lebensdauer?

ralfkannenberg

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wäre ja eigentlich eine Scherzfrage für "smalltalk" gewesen, ich laß die Antwort mal offen.
Nur soviel, du hast den Bock getroffen, das Ding ist trotzdem nicht umgekippt
Hallo Herr Senf,

umkippen tut der natürlich nicht, es ist nur so, dass er uns pro Umdrehung 2 Pulse schickt, immer abwechselnd einen vom magnetischen Nordpol und einen vom magnetischen Südpol.

Ich weiss nicht - ist es das, worauf Du hinaus möchtest ? Dann ist in Deiner Frage das Wörtchen "immer" unzutreffend, denn man sieht den magnetischen Norpol nicht immer, sondern "nur" jedes zweite Mal.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

FrankSpecht

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Hallo Ralf,
ich denke, Herr Senf möchte auf folgendes hinaus:
http://www3.amherst.edu/~gsgreenstein/progs/animations/pulsar_beacon/

In dieser Animation sieht man den Puls nur eines Magnetpols. Ob man nun Pulse von beiden Polen erhält, ist ja 'ne Frage des Abstands der Magnetpole von den Rotationspolen. Und der kann sehr unterschiedlich ausfallen.

PS: Und natürlich die Ausrichtung des Neutronensterns zum Beobachter!
 
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ralfkannenberg

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In dieser Animation sieht man den Puls nur eines Magnetpols. Ob man nun Pulse von beiden Polen erhält, ist ja 'ne Frage des Abstands der Magnetpole von den Rotationspolen. Und der kann sehr unterschiedlich ausfallen.

PS: Und natürlich die Ausrichtung des Neutronensterns zum Beobachter!
Hallo Frank,

nehmen wir nun einmal einen Pulsar, der um seine z-Achse rotiert. Seien die magnetischen Pole um 30° geneigt. Dann bestrahlt also der magnetische Nordpol eine Himmelsregion, die in der "Höhe" 60° der Äquatorebene des Pulsars, also der x-y-Ebene, liegt. Wenn die Erde gerade in dieser Himmelsregion liegt, so kann man den Pulsar sehen.

Allerdings nur den Pulsar-magnetischen Nordpol, denn der magnetische Südpol dieses Pulsars bestrahlt ja eine Himmelsregion, die an der x-y-Ebene gespiegelt liegt und somit die Erde gar nicht treffen kann.

Die Erde kann also nur dann von beiden magnetischen Polen des Pulsars bestrahlt werden, wenn sie spiegelsymmetrisch zur x-y-Ebene liegt, d.h. wenn sie in der x-y-Ebene liegt, das heisst, wenn die Magnetpol-Achse um 90° zur Rotationsachse des Pulsars geneigt ist. Wobei das nur für ideale punktförmige Lichtkegel gilt, ansonsten kommt da halt noch eine Toleranz dazu.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Dgoe

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Hallo Ralf & Senf,

es gibt da ja mehrere mögliche Szenarien.

Vorraussetzungen: Die magnetischen Pole liegen sich diametral gegenüber. Beide Strahlungskegel sind gleich stark und gleichförmig. Die Strahlungsintensität nimmt zum Kegelrand hin ab.

A1) Richtung Erde ist genau senkrecht zur Rotationsachse und die Achse der magnetischen Pole fällt mit der Rotationachse zusammen:
Man sieht gar nichts.

A2) Richtung Erde ist genau senkrecht zur Rotationsachse und die Achse der magnetischen Pole ist von der Rotationsachse nur geringfügig abweichend:
Man sieht entweder gar nichts oder bei großer Winkelbreite des Kegels (Erde liegt schon im Kegel) ein schwaches periodisches Signal, abwechselnd jeweils vom magnetischen Nord- und Südpol. Die Signale sind gleich stark bzw. hell.

A3) Richtung Erde ist genau senkrecht zur Rotationsachse und die Achse der magnetischen Pole ist von der Rotationsachse stark abweichend:
Man sieht ein periodisches Signal, wenn die Erde im Kegel liegt, wofür die Wahrscheinlichkeit hoch ist (bei 90° Abweichung immer). Abwechselnd jeweils vom magnetischen Nord- und Südpol. Die Signale sind gleich stark bzw. hell.

A1-A3 ist gemeinsam, dass man senkrecht auf die Rotationsachse schaut. Das ist anschaulich, aber eher die Ausnahme. Nur dann sind die Signale gleich stark.


B) Wenn man schräg auf die Rotationsachse schaut und beide Achsen voneinander abweichen, dann sieht man
  • entweder B1) gar nichts, wenn kein Strahlenkegel die Erde streift,
  • oder B2) man sieht ein gleich starkes periodisches Signal, wenn nur einer der beiden Kegel die Erde streift (entweder magnetischer Nord- oder Südpol),
  • oder B3) man sieht ein abwechselnd starkes und schwaches Signal, wenn beide Kegel die Erde streifen (die häufigste Variante). Es kann aber nie gleich stark sein, weil die R.-Achse angewinkelt ist (die häufigste Variante).


Und C) noch der Spezialfall: permanent, nicht pulsierend wie oben, wenn beide Achsen zusammenfallen und die Erde im Kegel liegt. Wenn sie nicht im Kegel liegt, sieht man natürlich überhaupt nichts.



Daß eine Pause zwischen helleren und schwächeren Signal länger ist als die andere, funktioniert vermeintlich aber nur, wenn man die Vorraussetzung fallen lässt, dass die magnetischen Pole sich diametral gegenüber stehen.
Denn sie umrunden den Stern sonst immer symmetrisch lange, egal aus welcher Perspektive man zuschaut.

Der Grund dafür, daß man dennoch unterschiedliche Pausen wahrnimmt, liegt an der Vorraussetzung, daß die Intensität der Kegel graduiert ist.
Also bei B3, wenn sich stärkeres und schwächeres Signal abwechseln, ist wegen der mangelnden Intensität des schwachen Signals, dieses in der Wahrnehmung auch kürzer, umgekehrt das Stärkere auch länger. Das gleicht sich allerdings symmetrisch aus.

Dass nun nach 2 Signalen aber eine längere Pause folgt, wie in der Animation des Wikipedia-Artikels zu Pulsaren zu sehen, ist mit den Vorraussetzungen m.M.n. nicht vereinbar. [Edit: in diesem Beispiel ist es aber auch so. D.h. dort sind die mag. Pole nicht gegenüberliegend m.M.n.]


Anmerkung: Ich habe Signale synonym zu Pulsen benutzt.

Gruß,
Dgoe
 
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Dgoe

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Hallo,

ich habe daran etwas länger rumgeknobelt, eigentlich seit ich #101 gelesen habe. Wie ich sehe, habt Ihr auch in diese Richtung weitergemacht. :)

Gruß,
Dgoe

Edit
P.S.: @Ralf:
Ich kann mir vorstellen, das irgendwie noch besser zusammen zu fassen. Mit Spezialfällen, wenn irgendetwas (ein Parameter) Null wird oder 90°. Könnte man da nicht eine übersichtliche Formel draus basteln? Hätte Lust mir darüber mal Gedanken zu machen. Evtl. in einem Extra-Thread...
 
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Bernhard

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Könnte man da nicht eine übersichtliche Formel draus basteln?
Hallo Dgoe,

ich sehe da keine brauchbaren Möglichkeiten, weil die em-Strahlung laut Bild in der Wikipedia ziemlich scharf gebündelt ist. Es ist also schon so, wie Ralf es beschrieben hat. Die Strahlenbündel müssen relativ genau auf die Erde gerichtet sein. Und die Erde bekommt bei jeder Umdrehung genau zwei Pulse ab.

@Alle: Ich bin momentan am Überlegen, wie die em-Strahlung an den Magnetpolen eigentlich genau entsteht. Synchrotronstrahlung entsteht bekanntlich immer tangential zur Bewegungsrichtung der geladenen Teilchen. Die geladenen Teilchen sind hier wohl die Elektronen der Eisenkruste des NS.

Elektronen die senkrecht zu den austretenden Magnetfeldlinien fliegen, erzeugen demnach eine Strahlung parallel zur Oberfläche des NS und scheiden damit als Erklärung für die Pulse aus.

Interessanterweise gibt es für die Elektronen, die parallel zu den austretenden Magnetfeldlinien fliegen eine starke Corioliskraft, welche die gewünschte Strahlung in etwa erklären könnte. Man hätte dann auch eine Erklärung dafür, warum die Pulse mit der Rotation des NS aufhören. Siehe auch: http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt_p08.html#puls . Neben der Corioliskraft gibt es auch noch die Möglichkeit der Wechselwirkung mit umgebender Materie, d.h. der abgestoßenen Hülle des Vorgängersterns.
MfG
 

Dgoe

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ich sehe da keine brauchbaren Möglichkeiten
Hallo Bernhard,

ich schon - in Bezug zu den geometrischen Möglichkeiten. Werde da mal in meinem stillen Kämmerlein dran tüfteln...

Die Strahlenbündel müssen relativ genau auf die Erde gerichtet sein.
Ja, ein schmaler Kegel. Die Intensität nimmt zum Rand hin aber ab, sonst gäbe es keine abwechselnd schwächeren Pulse, von dem Kegel kommend, der die Erde weniger fokussiert streift.

Und die Erde bekommt bei jeder Umdrehung genau zwei Pulse ab.
Falsch. Entweder gar keinen (0) oder 1 oder 2 Pulse.


Davon mal abgesehen, wie erklärst Du denn die längere Pause nach 2 Pulsen?

Aber gut, ist vielleicht nicht so supertopic.

Gruß,
Dgoe
 

Herr Senf

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... Und die Erde bekommt bei jeder Umdrehung genau zwei Pulse ab.
Hallo,
wie kommt ihr nur auf 2 Pulse pro Umdrehung, es ist nur einer von einem Poljet, der zu uns zeigt, der andere geht in die andere Richtung.
Erde.....o........ wobei I = Rotationsachse, / = Dipolachse, die ist einige Grad inkliniert (90° zur Rotationsachse würde ich ausschließen)
...--(\I/)--...... zeigt die Dipolachse nach links, trifft sie die Erde nicht, nach einer halben Umdrehung überstreicht sie als Blitz die Erde.
.......u............ von dem Pol der nach unten geht, sehen wir nichts. In der Äquatorebene gibt es noch einen gleichmäßigen Pulsarwind.

@Alle: Ich bin momentan am Überlegen, wie die em-Strahlung an den Magnetpolen eigentlich genau entsteht. ...
Wenn ein Stern kollabiert, kollabiert sein Magnetdipolfeld, das iwie zur Rotationsachse geneigt ist, mit und friert als jetzt extremes ein.
Es wird als "gebundenes" Feld mit der schnellen Rotation mitgezogen, die Neutronen sind faktisch wie in einem Stabmagnet ausgerichtet.
An der Oberfläche und in der 10mm-Atmosphäre entstehen starke elektrische Felder, die Elektronen wie beim Photoeffekt ablösen.
Innerhalb des "Lichtzylinders" (bis das die Rotation für das Magnetfeld die LG erreicht) sind die Magnetfeldlinien noch geschlossen.
Die undulierenden Elektronen kehren also wieder zur Oberfläche zurück, deshalb gibt es auf der Oberfläche eine Temperaturverteilung.

An den Magnetpolen sind B-feld und E-feld am stärksten. Das E-feld beschleunigt die hier "vielen" Elektronen relativistisch auf ~0,9c.
Außerhalb des Lichtzylinders gibt es kein Dipolfeld mehr, die Magnetfeldlinien sind nach außen offen, die Elektronen können "entweichen".
In etwa 50 Radien oberhalb des jeweiligen Magnetpols (Süd/Nord) ensteht durch die um die Magnetfeldlinien spiralisierenden Elektronen,
die entlang der Linien durch das E-feld beschleunigt werden, die Synchrotronstrahlung, die wir als Radiopuls beobachten.

Die beiden Jets entführen die Energie, der NS wird mit der Zeit langsamer rotieren und sich ohne Akkretierung abschwächen.

Grüße Senf
 
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ralfkannenberg

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Falsch. Entweder gar keinen (0) oder 1 oder 2 Pulse.
Hallo Dgoe,

wenn ich Bernhard richtig verstanden habe, so hatte er sich auf den Spezialfall bezogen, in dem die magnetischen Pole des Pulsars um 90° zur Rotationsachse geneigt sind; das war ja gerade der 2.Fall, den ich skizziert hatte.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Dgoe

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Hallo,

doch, natürlich gehen 2, auch wenn nicht ganz 90°, aber wieso nicht auch 90°?

Ich kann jedenfalls sogar erklären, warum der eine Puls stärker ist und der nächste wieder schwächer.

Z. B. immer dann, wenn einerseits die Rotationsachse um nur wenige Grad geneigt ist zum Betrachter hin und andererseits die Magnetpolachse um nur einige Grad weniger als 90° geneigt ist zur Rotationsachse.

In diesen Fällen trifft der magnetische Nordpol voll und der Südpol weniger auf die Erde oder umgekehrt. Der Winkel des Kegels muss nur zu den anderen Werten passen, kann sehr schmal sein - entsprechend klein eben die Abweichungen der anderen Parametern, von 0° Neigung der R.-Achse und 90° der Anderen.


Aber wie zum Geier kann hier jemand erklären, dass nach 2 Pulsen eine größere Pause kommt, denn das kann ich nicht.

Zumindest nicht ohne den Stabmagneten zu verwerfen, die mag. Pole sich auch näher sein können.
Und das hätte Implikationen für das Modell - und wäre wieder voll topic.

Dazu finde ich nur kein Text. Das muss doch schon millionen mal durchgegangen worden sein.

Gruß,
Dgoe
 
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ralfkannenberg

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Aber wie zum Geier kann hier jemand erklären, dass nach 2 Pulsen eine größere Pause kommt, denn das kann ich nicht.
Hallo Dgoe,

wo hast du das denn her ? Ich habe gestern abend das Internet und meine verspeicherten Publikationen abgecheckt, aber ich konnte nirgendwo den Kurvenverlauf eines Pulsares finden.

Das einzige was ich gefunden habe waren die drei hier von mir genannten Links.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Dgoe

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Arghh,

beim Vela-Pulsar und bei der Wikipedia-Animation. [Edit: die gleiche]


Bei der artist's impression wiederum, sieht man schön, daß der eine Kegel voll trifft, der andere allerdings nicht.

Das liegt daran, dass man nicht ganz im rechten Winkel, also nicht senkrecht, also nicht orthogonal auf die Rotationsachse schaut.
Man sieht dort den Nordpol der R.-Achse, nicht aber den Südpol, auch wenn nicht eingezeichnet. Die Magnetpolachse ist (wahrscheinlich) auch nicht genau um 90° geneigt.


Hey, vielleicht habe ich mir auch alles andere falsch zurecht gereimt. Was weiß ich.

Gruß,
Dgoe
 
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Herr Senf

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doch, natürlich gehen 2, auch wenn nicht ganz 90°, aber wieso nicht auch 90°? ... wenn einerseits die Rotationsachse um nur wenige Grad geneigt ist
zum Betrachter hin und andererseits die Magnetpolachse um nur einige Grad weniger als 90° geneigt ist zur Rotationsachse.
Diesen Spezialfall werden wir wohl nicht geklärt kriegen:
Ich habe weder zu "typischen" Inklination der Dipolfelder von NS noch zu sonnenähnlichen Sternen Beobachtungen oder "Abschätzungen" gefunden.
Simulationen für die Jets und /oder den Äquatorwind und ihre "Verkrümmung" gibt es für 0, 30, 45, 60 Grad, aber keine für 90 Grad.
Die schnelle Rotation spricht gegen 90°, das Ding wird versuchen Richtung Achse zu kommen, bei größer 60° ist die Wahrscheinlichkeit wohl zu klein.
Die Jets haben schmale Öffnungswinkel von 10-15°, um zwei äquatornahe Pulse beobachten zu können, müßte die Inklination ca 83° betragen.

Selbst wenn es die Situation gäbe, haben wir erst 2.000 Beobachtungen ohne das, für die nahe Zukunft erwartet man um 20.000 Findungen.

Also warten wir auf den Zufall - Senf
 

Dgoe

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Hallo Senf,

na schön (und interessant).

Bitte erkläre, wie beim Crab Pulsar der eine Puls abwechselnd stärker ist, als der andere?!

Und warum gibt es beim Vela diese Pause?

Das sind die Fragen. Alles andere ist für mich nur noch Blabla.
Ich glaube, ich seile mich mal ab hier vom Thread. Entweder rede ich Spanisch, bzw. drücke mich unklar aus oder begegne nur Unverständnis oder Ignoranz. Wenigstens hat Ralf mal nachgefragt.

Gruß,
Dgoe
 
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ralfkannenberg

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Und warum gibt es beim Vela diese Pause?

Das sind die Fragen. Alles andere ist für mich nur noch Blabla.
Ich glaube, ich seile mich mal ab hier. Entweder rede ich Spanisch, bzw. drücke mich unklar aus oder begegne nur Unverständnis oder Ignoranz.
Hallo Dgoe,

wir sind alle keine Neutronenstern-Experten. Ich kann Dir für mich antworten: "ich weiss es nicht". Ich habe zweifelsohne damals im Zusammenhang mit dem LHC einiges über Neutronensterne und auch Weisse Zwerge gelesen, aber der Fokus lag damals doch primär im Alter dieser Sterne.

Dass ich es nicht weiss und dass ich noch nichts passendes gefunden habe heisst aber nicht, dass es keine Antwort gibt - ich habe noch längst nicht alle Möglichkeiten ausgereizt. Geminga und die beiden anderen "Musketiere" sind auch noch valable Kandidaten, zu denen man sich mal 'ne Publikation anschauen kann.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Dgoe

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Hallo Ralf,

ja, klar. Ich denke ich bin nur gerade etwas angenervt. Habe ja auch selber versucht Antworten zu finden.

Aber, wie heißt es so schön, die Beobachtungen müssen zum Modell passen...

Gute N8,
Dgoe
 

Bernhard

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wie kommt ihr nur auf 2 Pulse pro Umdrehung
Bei einem zylindersymmetrischen Magnetfeld läuft der Nord- und Südpol auf der gleichen Kegelfläche. Wenn das Signal des Pulsars auf der Erde eine Periodizität aufweist, sollte also abwechselnd und in gleichen zeitlichen Abständen ein Signal vom magnetischen Nordpol und das andere vom magnetischen Südpol stammen.

In etwa 50 Radien oberhalb des jeweiligen Magnetpols (Süd/Nord) ensteht durch die um die Magnetfeldlinien spiralisierenden Elektronen,
die entlang der Linien durch das E-feld beschleunigt werden, die Synchrotronstrahlung, die wir als Radiopuls beobachten.
ich finde es nur schwer vorstellbar, dass eine spiralisierende Bewegung eine eng gebündelte Strahlung hervorbringen soll, kann das aber auch nicht definitiv ausschließen und lasse das erst mal so stehen. Im Hintergrund stelle ich mir da gerne die Synchrotronstrahlung der Synchrotrone der Elementarteilchenphysiker vor. Dort läuft der Strahl ja auch mit dem Teilchenbündel im Kreis. Eine Beschleunigung entlang der Magnetfeldlinien des NS strahlt ebenfalls senkrecht zu den Magnetfeldlinien.
MfG
 
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Ich

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Nachdem mein Link nicht registriert wurde:

Wir haben hier nicht Nord- und Südpol in !=180°-Abstand, sondern zwei Pulse pro Nordpol. Die werden laut englischer Wikipedia (derselben Seite) von "hotspots" erzeugt, die - ähnlich wie die Polarlichter der Erde - von Gas gebildet werden, das entlang der Magnetlinien auf die Oberfläche prallt. Also ein heißer Ring, der den Pol umgibt und die Sichtlinie zur Erde pro Umdrehung zweimal schneidet.
 
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