Diese Illustration zeigt den Neutronenstern RX J0806.4-4123 mit einer Scheibe aus warmem Staub, die eine Infrarotsignatur erzeugt, wie sie vom Hubble Weltraumteleskop entdeckt wurde. Die Scheibe wurde nicht direkt fotografiert, aber wenn man annimmt, dass die Scheibe etwa 28,8 Milliarden Kilometer groß sein könnte, wäre das ein Weg die Daten zu erklären. Die Scheibe könnte aus jenem Material bestehen, das nach der Supernova-Explosion, die den stellaren Überrest erzeugte, auf den Neutronenstern zurückfiel.
Bild: NASA, ESA, and N. Tr’Ehnl (Pennsylvania State University)
Hubble enthüllt nie zuvor gesehene Besonderheiten um einen Neutronenstern
Eine ungewöhnliche Infrarotlichtemission von einem nahe gelegenen Neutronenstern, die vom Hubble Weltraumteleskop entdeckt wurde, könnte neue Besonderheiten anzeigen, die noch nie zuvor gesehen wurden. Eine Möglichkeit wäre, dass eine Staubscheibe den Neutronenstern umgibt, eine andere wäre, dass ein energetischer Wind vom Objekt ausgeht und auf das Gas im interstellaren Raum trifft, durch den sich der Neutronenstern bewegt.
Obwohl Neutronensterne in der Regel in Radio- und hochenergetischen Emissionen untersucht werden wie z. B. Röntgenstrahlen, zeigt diese Studie, dass neue und interessante Informationen über Neutronensterne auch durch Infrarot-Untersuchungen gewonnen werden können, sagen Forscher.
Die Beobachtung, die von einem Team aus Forschern von der Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania; Sabanci University, Istanbul, Türkei und der University of Arizona, gemacht wurde, könnte den Astronomen helfen, die Entwicklung von Neutronensternen besser zu verstehen – diese unglaublich dichten Überreste, die von einem massereichen Stern übrig bleiben, nachdem der Stern als Supernova explodiert ist. Neutronensterne werden auch Pulsare genannt, weil ihre sehr schnelle Rotation (typischerweise in Sekundenbruchteilen, in diesem Fall 11 Sekunden) eine zeitvariable Emission von Licht emittierenden Regionen verursacht.
Ein Paper, das die Forschungsarbeiten und zwei mögliche Erklärungen für den ungewöhnlichen Befund beschreibt, erschien am 17. September 2018 im Astrophysical Journal.
„Dieser besondere Neutronenstern gehört zu einer Gruppe von sieben nahe gelegenen Röntgen-Pulsaren mit den Spitznamen 'the Magnificent Seven'. Sie sind heißer als ihr Alter und ihr verfügbares Energiereservoir vermuten ließe, das durch den Verlust der Rotationsenergie bereitgestellt wird“, sagte Bettina Posselt, Associate Research Professorin für Astronomie und Astrophysik an der Pennsylvania State und Hauptautorin des Paper. „Wir beobachteten ein ausgedehntes Gebiet von Infrarotemissionen um den Neutronenstern mit Namen RX J0806.4-4123, dessen Gesamtgröße sich bis auf etwa 200 astronomischen Einheiten Entfernung vom Pulsar erstreckt.“
Dies ist der erste Neutronenstern, bei dem ein ausgedehntes Signal nur im Infrarotem gesehen wurde. Die Forscher schlagen zwei Möglichkeiten vor, wie das vom Hubble beobachtete ausgedehnte Infrarotsignal erklärt werden könnte. Die erste Möglichkeit wäre, dass eine Scheibe aus Material – hauptsächlich Staub – den Pulsar umgibt.
„Eine Theorie besagt, dass es dort eine sogenannte 'Fallback Disk' von Material geben könnte, die sich nach der Supernova um den Neutronenstern herum ansammelte“, sagte Posselt. „Eine solche Scheibe würde aus Material des massiven Vorläufersterns bestehen. Die anschließende Wechselwirkung mit dem Neutronenstern hätte den Pulsar erhitzen und seine Rotation verlangsamen können. Wenn es als Supernova-Fallback-Disk bestätigt wird, könnte dieses Ergebnis unser allgemeines Verständnis über die Entwicklung von Neutronensternen verändern.“
Die zweite mögliche Erklärung für die ausgedehnte Infrarotemission dieses Neutronensterns ist ein „Pulsar-Windnebel“. „Ein Pulsar-Windnebel würde bedeuten, dass der Neutronenstern einen Pulsar-Wind aufweist“, sagte Posselt. „Ein Pulsar-Wind kann erzeugt werden, wenn Teilchen in jenem elektrischen Feld beschleunigt werden, das durch die schnelle Rotation eines Neutronensterns mit einem starken Magnetfeld entsteht. Wenn der Neutronenstern sich durch das interstellare Medium mit einer größeren Geschwindigkeit als mit Schallgeschwindigkeit bewegt, kann ein Aufprall dort entstehen, wo das interstellare Medium und der Pulsar-Wind aufeinander treffen. Die betreffenden Teilchen würden dann Synchrotronstrahlung emittieren, was ein ausgedehntes Infrarotsignal verursacht, das wir sehen. Typischerweise werden Pulsar-Windnebel in Röntgenbereich gesehen und ein Pulsar-Windnebel der nur im Infrarotbereich registriert wird wäre sehr ungewöhnlich und spannend.
Mit dem zukünftigen James Webb Weltraumteleskop wird es Astronomen möglich sein, diese neue Entdeckung im Infraroten weiter zu erforschen, um die Entwicklung von Neutronensternen besser zu verstehen.
19. September 2018/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
