Doppelte Signale vom doppelten Pulsar

Mit dem Röntgensatelliten XMM-Newton nachgewiesene Strahlung deutet auf eine starke Wechselwirkung zwischen den beiden Neutronensternen hin.

Doppel-Pulsar
Doppel-Pulsar

Mailand (Italien) - PSR J0737-3039 ist ein Doppelpulsar: Zwei Neutronensterne, extrem kompakte Sternenleichen, die sich gegenseitig umkreisen und dabei regelmäßig Radiopulse aussenden. Für die Wissenschaftler ist ein solches System ein seltener Glücksfall, ein kosmisches Labor, das die Untersuchung physikalischer Prozesse bei extrem hohen Energien ebenso erlaubt wie Tests der Relativitätstheorie. Ein italienisches Astronomenteam konnte nun erstmals auch gepulste Röntgenstrahlung von dem zweiten, schwächeren Pulsar des Systems nachweisen. Die mit dem Röntgensatelliten XMM-Newton nachgewiesene Strahlung deutet, so schreiben die Forscher im Fachblatt "Astrophysical Journal", auf eine starke Wechselwirkung zwischen den beiden Neutronensternen hin.

"Diese Sternenleichen sind so dicht gepackt, dass eine Tasse ihrer Materie so viel wiegen würde wie der Mount Everest", erläutert Alberto Pellizzoni vom Institute Nationale de Astrofisica in Mailand, einer der an den Messungen beteiligten Astronomen. "Außerdem umkreisen sich die beiden Neutronensterne in einem engen Abstand von nur drei Lichtsekunden - das entspricht etwa dem dreifachen Abstand Erde-Mond."

Neutronensterne sind extrem dichte Endzustände massereicher Sterne. In einer Supernova-Explosion stoßen solche Sterne am Ende ihres Lebens ihre äußeren Schichten ab, während ihr Inneres zu einem Neutronenstern kollabiert. Der Druck in den Neutronensternen ist so groß, dass die Elektronen in die Atomkerne gepresst werden - aus Protonen werden Neutronen, deshalb besteht schließlich der ganze Sternen-Überrest nur noch aus diesen elektrisch neutralen Kernteilchen. Pulsare wiederum sind schnell rotierende Neutronensterne, die Leuchttürmen gleich rotierende Strahlungskegel aussenden. Bei geeigneter Lage trifft diese Strahlung in regelmäßigen Abständen, die gerade der Rotationsperiode des Pulsars entsprechen, auf die Erde.

Da etwa die Hälfte aller Sterne Doppelsterne sind, gibt es entsprechend auch viele doppelte Neutronensterne. Systeme mit gleich zwei Pulsaren sind jedoch eine Rarität. PSR J0737-3039 war im Jahr 2003 das erste derartige Objekt, das von den Astronomen entdeckt wurde. Die nun von Pellizzoni und seinem Team aufgespürte Röntgenstrahlung des zweiten Pulsars ist ungewöhnlich stark. Die Forscher vermuten daher, dass ein von dem helleren Pulsar ausgehender Teilchenwind auf den zweiten Pulsar auftrifft und dessen Oberfläche aufheizt. Detaillierte Beobachtungen dieses komplexen Systems können künftig dabei helfen, Fragestellungen aus den Bereichen Hochenergiephysik, Magnetohydrodynamik und Relativitätstheorie zu beantworten, so die Wissenschaftler.