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Radiosignale mit unerwartetem Ursprung
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
30. März 2026
Einige der am schnellsten rotierenden Sterne im Universum
senden offenbar Radiowellen aus, die in unmöglich geglaubten Entfernungen zum
Stern entstehen. Das ergab eine jetzt vorgestellte Auswertung von Beobachtungen
von Millisekundenpulsaren im Radio- und Gammastrahlenbereich durch ein
deutsch-australisches Forschungsteam.
Ein Pulsar (rote Kugel) und sein starkes Magnetfeld (gelbe
Linien): Während sich der Sternüberrest dreht, überstreichen
Strahlen aus Radiowellen (Kegel) den Himmel und werden auf der
Erde als regelmäßige Signale wahrnehmbar.
Bild: MPIfR [Großansicht] |
Pulsare sind ultradichte, schnell rotierende und stark magnetisierte
Überreste toter Sterne. Sie wirken wie kosmische Leuchttürme, die regelmäßig
Radiowellen und manchmal auch Gammastrahlen in Strahlungskegeln aussenden, die
den Himmel überstreichen. Eine besondere Klasse namens Millisekundenpulsare
dreht sich Hunderte Male pro Sekunde und gehört zu den präzisesten Uhren im
Universum. Jahrzehntelang glaubten Astronomen, dass die Radiosignale eines
Pulsars nur in der Nähe seiner Oberfläche, nahe seinen Magnetpolen, erzeugt
werden. Eine jetzt veröffentlichte Studie stellt diese Vorstellung nun
allerdings in Frage.
Michael Kramer vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in
Deutschland und Simon Johnston von der australischen nationalen
Wissenschaftsagentur (Commonwealth Scientific and Industrial Research
Organisation, CSIRO) analysierten Radiobeobachtungen von fast 200
Millisekundenpulsaren und verglichen sie mit Gammastrahlen-Daten. Das Duo
entdeckte in diesem großen Datensatz etwas Auffälliges: Etwa ein Drittel der
Millisekundenpulsare zeigt Radiosignale, die aus zwei oder mehr völlig
getrennten Regionen stammen, mit strahlungsfreien Lücken dazwischen. Nur etwa
drei Prozent der langsamer rotierenden Pulsare verhalten sich so. Noch
auffälliger war, dass viele dieser isolierten Radiopulse perfekt mit den vom
Fermi-Satelliten der NASA detektierten Gammastrahlen übereinstimmen. Das deutet
darauf hin, dass beide Signale in derselben extremen Umgebung erzeugt werden.
Um diese Muster zu erklären, schlagen die Autoren vor, dass
Millisekundenpulsare Radiowellen an zwei sehr unterschiedlichen Orten erzeugen:
einem nahe den Magnetpolen des Sterns, wie traditionell angenommen, und einem
anderen in einer kreisenden "Stromschicht" knapp außerhalb des sogenannten
Lichtzylinders. Der Lichtzylinder befindet sich weiter entfernt als die
Magnetpole und markiert die Grenze, an der Magnetfelder mit nahezu
Lichtgeschwindigkeit umherkreisen, um mit der Rotation des Sterns Schritt zu
halten. Je nach Perspektive eines Beobachters auf den Pulsar sieht er
Radiostrahlung entweder aus der Nähe der Oberfläche, aus der Ferne oder aus
beiden Regionen. Dies führt zu den ungewöhnlichen, unterbrochenen Radiosignalen,
die die Astronomie seit Jahren rätseln lassen. Es wird bereits angenommen, dass
die Stromschicht aus geladenen Teilchen für die Gammastrahlung verantwortlich
ist. Die Übereinstimmung zwischen Radio- und Gammastrahlen lässt sich durch
diesen gemeinsamen Ursprungsort erklären.
Diese Entdeckung hat mehrere wichtige Konsequenzen: Möglicherweise sind mehr
Pulsare nachweisbar als bisher angenommen, weil die Radiostrahlung
wahrscheinlich nicht auf einen schmalen Kegel in der Nähe der Magnetpole
beschränkt ist. Stattdessen breitet sie sich in mehrere Richtungen aus. Auch
lässt sich erklären, warum Astronominnen und Astronomen oft Schwierigkeiten
haben, die Polarisation (Schwingungsrichtung) der Radiowellen von
Millisekundenpulsaren zu interpretieren.
Darüber hinaus deutet der Fund darauf hin, dass fast alle Gammastrahlen-Millisekundenpulsare
auch Radiowellen aussenden, selbst wenn diese Signale schwach oder schwer zu
erkennen sind. Dies stellt die Theorie vor neue Herausforderungen: Die
Wissenschaft muss nun erklären, wie so weit entfernt vom Stern, in einer
extremen und turbulenten Umgebung, stabile Radiopulse erzeugt werden können.
"Millisekundenpulsare sind wichtige Werkzeuge für das Erforschen der
Gravitation, dichter Materie und sogar Gravitationswellen. Zu verstehen, woher
ihre Signale kommen – und warum diese so aussehen, wie sie aussehen – ist
unerlässlich, um sie als Präzisionsinstrumente zu verwenden", erklärt Kramer.
Und Johnston ergänzt: "Diese Studie zeigt, dass diese winzigen, schnell
rotierenden Sterne noch komplexer und überraschender sind, als wir dachten, weil
sie sowohl von ihrer Oberfläche als auch vom äußersten Rand ihres magnetischen
Einflussbereichs Signale aussenden."
Über ihre Studie berichten Kramer und Johnston in einem Fachartikel, der in
den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.
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