Größte Sterne machen die größten Magnete

Astronomie ist eine Wissenschaft der Extreme – die größte, die heißeste und die massereichste. Der Astrophysiker Bryan Gaensler (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) und seine Kollegen gaben heute bekannt, dass sie zwei Extreme der Astronomie miteinander verbunden haben, was zeigt, dass einige der größten Sterne im Kosmos die stärksten Magneten werden, wenn sie sterben.

„Die Quelle dieser sehr starken magnetischen Objekte war ein Rätsel, seit das erste 1998 entdeckt wurde. Jetzt glauben wir, dieses Rätsel gelöst zu haben“, sagt Gaensler.

Die Astronomen stützen ihre Schlussfolgerungen auf Daten, die mit dem Radioteleskop Australia Telescope Compact Array und Parkes von CSIRO in Ostaustralien aufgenommen wurden.

Ein Magnetar ist eine exotische Art von Neutronenstern – ein Neutronenball in Stadtgröße, der entsteht, wenn der Kern eines massiven Sterns am Ende seines Lebens zusammenbricht. Ein Magnetar besitzt normalerweise ein Magnetfeld, das mehr als eine Billiarde Mal (eins gefolgt von 15 Nullen) stärker ist als das Erdmagnetfeld. Wenn sich ein Magnetar auf halbem Weg zum Mond befindet, kann er die Daten von jeder Kreditkarte auf der Erde löschen.

Magnetare spucken energiereiche Röntgen- oder Gammastrahlen aus. Normale Pulsare senden Strahlen energiearmer Radiowellen aus. Es sind nur etwa 10 Magnetare bekannt, während Astronomen mehr als 1500 Pulsare gefunden haben.

„Sowohl Funkpulsare als auch Magnetare befinden sich in der Regel in denselben Regionen der Milchstraße, in Gebieten, in denen Sterne kürzlich als Supernovae explodiert sind“, erklärt Gaensler. "Die Frage war: Wenn sie sich an ähnlichen Orten befinden und auf ähnliche Weise geboren werden, warum sind sie dann so unterschiedlich?"

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass die Masse des ursprünglichen Vorläufer-Sterns der Schlüssel sein könnte. Neuere Arbeiten von Eikenberry et al. (2004) und Figer et al. (2005) haben diesen Zusammenhang vorgeschlagen, basierend auf dem Auffinden von Magnetaren in Clustern massereicher Sterne.

"Früher dachten Astronomen, dass wirklich massive Sterne schwarze Löcher bildeten, als sie starben", sagt Dr. Simon Johnston (CSIRO Australia Telescope National Facility). "Aber in den letzten Jahren haben wir erkannt, dass einige dieser Sterne Pulsare bilden können, weil sie ein schnelles Gewichtsverlustprogramm durchlaufen, bevor sie als Supernovae explodieren."

Diese Sterne verlieren viel Masse, indem sie sie bei Winden abblasen, die dem Sonnenwind der Sonne ähneln, aber viel stärker sind. Dieser Verlust würde es einem sehr massiven Stern ermöglichen, einen Pulsar zu bilden, wenn er starb.

Um diese Idee zu testen, untersuchten Gaensler und sein Team einen Magnetar namens 1E 1048.1-5937, der sich ungefähr 9.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Carina befindet. Um Hinweise auf den ursprünglichen Stern zu erhalten, untersuchten sie das um den Magnetar herumliegende Wasserstoffgas anhand von Daten, die vom Australia Telescope Compact Array-Radioteleskop von CSIRO und seinem 64-m-Parkes-Radioteleskop gesammelt wurden.

Durch die Analyse einer Karte mit neutralem Wasserstoffgas lokalisierte das Team ein markantes Loch, das den Magnetar umgibt. "Die Beweise deuten darauf hin, dass dieses Loch eine Blase ist, die vom Wind des ursprünglichen Sterns herausgearbeitet wurde", sagt Naomi McClure-Griffiths (CSIRO Australia Telescope National Facility), eine der Forscherinnen, die die Karte erstellt haben. Die Eigenschaften des Lochs deuten darauf hin, dass der Vorläufer-Stern etwa das 30- bis 40-fache der Sonnenmasse betragen muss.

Ein weiterer Hinweis auf den Pulsar / Magnetar-Unterschied könnte darin liegen, wie schnell sich Neutronensterne drehen, wenn sie sich bilden. Gaensler und sein Team schlagen vor, dass schwere Sterne Neutronensterne bilden, die sich mit bis zu 500-1000 Mal pro Sekunde drehen. Eine solch schnelle Rotation sollte einen Dynamo antreiben und superstarke Magnetfelder erzeugen. "Normale" Neutronensterne werden nur mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 100 Mal pro Sekunde geboren, wodurch verhindert wird, dass der Dynamo funktioniert, und sie haben ein 1000-mal schwächeres Magnetfeld, sagt Gaensler.

"Ein Magnetar durchläuft eine kosmische extreme Verjüngungskur und unterscheidet sich sehr von seinen weniger exotischen Radio-Pulsar-Cousins", sagt er.

Wenn Magnetare tatsächlich aus massereichen Sternen geboren werden, kann man vorhersagen, wie hoch ihre Geburtenrate im Vergleich zu Funkpulsaren sein sollte.

"Magnetare sind die seltenen" weißen Tiger "der Sternastrophysik", sagt Gaensler. „Wir schätzen, dass die Geburtenrate der Magnete nur etwa ein Zehntel der normalen Pulsare betragen wird. Da Magnetare auch nur von kurzer Dauer sind, sind die zehn, die wir bereits entdeckt haben, möglicherweise fast alle, die es gibt. “

Das Ergebnis des Teams wird in einer kommenden Ausgabe der Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Diese Pressemitteilung wird in Zusammenarbeit mit der Australia Telescope National Facility von CSIRO herausgegeben.

Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit Hauptsitz in Cambridge, Massachusetts, ist eine gemeinsame Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. CfA-Wissenschaftler, die in sechs Forschungsabteilungen unterteilt sind, untersuchen den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.

Originalquelle: CfA-Pressemitteilung

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