Pulsar strahlt stärker, als die Theorie voraussagt

Forscher entdecken hochenergetische Strahlung vom Krebs-Pulsar - physikalische Modelle müssen überdacht werden

Krebsnebel
Krebsnebel

Santa Cruz (USA) - Der Pulsar im Krebsnebel sendet unerwartet starke Gammastrahlung im Energiebereich von 100 bis 400 Giga-Elektronenvolt (GeV) aus. Das zeigen Messungen mit VERITAS, einer aus vier Spezialteleskopen bestehenden Anlage des Whipple-Observatoriums in Arizona. Bislang gingen die Astronomen davon aus, dass Pulsare oberhalb von 10 GeV kaum noch Strahlung abgeben. Die jetzt im Fachblatt "Science" präsentierten Beobachtungen widersprechen den bisherigen Modellen der Strahlungserzeugung für die schnell rotierenden Sternenleichen.

"Nach vielen Jahren der Beobachtung haben wir geglaubt zu wissen, wie der Krebs-Pulsar funktioniert", erklärt David Williams von der University of California in Santa Cruz, ein Mitglied des VERITAS-Teams. Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne, extrem dichte Überreste explodierter Sterne. Der Krebs-Pulsar und die ihn umgebende Gaswolke sind Überreste einer Supernova, die im Jahr 1054 am Himmel aufleuchtete. Die Sternenleiche dreht sich dreißig Mal pro Sekunde um sich selbst. Ein starkes Magnetfeld erzeugt dabei einen gebündelten Strahl, der wie bei einem Leuchtturm durchs All streicht. Dieser Strahl trifft Dreißig Mal pro Sekunde die Erde und erzeugt so den Eindruck einer pulsierenden Strahlungsquelle - daher der Name "Pulsar".

Die energiereichste Strahlung - Gammastrahlung - entsteht gemäß den bislang akzeptierten Pulsar-Modellen durch geladene Teilchen, die sich mit hoher Geschwindigkeit entlang der gekrümmten magnetischen Feldlinien bewegen. "Diese Modelle sagen voraus, dass die Stärke der Strahlung oberhalb von 10 GeV rasant abfällt", so Williams. "Es war daher eine große Überraschung für uns, pulsierende Gammastrahlung mit Energien oberhalb von 10 GeV zu finden." Zum Vergleich: Sichtbares Licht besitzt eine Energie von etwa einem Elektronenvolt - die Gammastrahlung ist also über hundert milliardenfach energiereicher.

Nun müssen die Astrophysiker also den Entstehungsmechanismus der hochenergetischen Gammastrahlung überdenken. Ein mögliches Szenario wäre ein als "inverse Compton-Streuung" bezeichneter Prozess. Dabei übertragen geladene Teilchen ihre Energie auf Photonen, die Trägerteilchen der elektromagnetischen Strahlung. Bislang gibt es jedoch kein detailliertes Modell, das diesen Vorgang bei Pulsaren beschreibt, Zudem sei unklar, so schreiben die VERITAS-Forscher, ob ein einziger Mechanismus für die gesamte Gammastrahlung verantwortlich ist oder ob in verschiedenen Energiebereichen auch verschiedene Prozesse am Werk sind.