Heller als erlaubt

Rainer Kayser

Spiralgalaxie, links am Rand eine markierte helle punktförmige Strahlungsquelle.

NASA/CXC/Caltech/M. Brightman et al.

In den 1980er-Jahren stießen Himmelsforscher auf extrem helle Röntgenquellen in den Außenbereichen ferner Galaxien. Es handelt sich dabei um Neutronensterne, die Materie von einem benachbarten Stern abziehen und dadurch aufleuchten. In der 28 Millionen Lichtjahre von uns entfernten Galaxie M51 strahlt ein solches Doppelsystem allerdings heller als von der Theorie erlaubt. Ursache könnten extrem starke Magnetfelder sein, berichtet ein internationales Astronomenteam nun im Fachblatt „Nature Astronomy“. Durch diese könnte der Neutronenstern mehr Materie aufnehmen und dadurch heller aufleuchten als normalerweise möglich.

„Es gibt eine Grenze dafür, wie viel Materie ein Neutronenstern aufsaugen kann“, erläutert Murray Brightman vom Forschungsinstitut Caltech im kalifornischen Pasadena. Denn die durch die einfallende Materie erzeugte Strahlung erzeugt einen Druck, der den weiteren Zustrom von Materie bremst und schließlich ganz stoppen kann. Die extrem hellen Röntgenquellen scheinen dieses sogenannte Eddington-Limit zu brechen – sie erzeugen mehr Strahlung als eigentlich erlaubt. Brightman und seine Kollegen analysierten jetzt Archivdaten des US-amerikanischen Röntgensatelliten Chandra, um der Sache auf den Grund zu gehen.

Im Röntgenspektrum des untersuchten Systems in M51 stieß das Team auf eine charakteristische Abschwächung. Verantwortlich dafür seien vermutlich elektrisch geladene Teilchen, die im starken Magnetfeld des Neutronensterns bestimmte Frequenzen der Röntgenstrahlung absorbieren. Anhand dieser Frequenzen berechneten die Forscher, wie stark das Magnetfeld des Neutronensterns sein müsste. Das Ergebnis: Handelt es sich bei den geladenen Teilchen um Protonen wäre die magnetische Flussdichte mit einer Billiarde Gauß stark genug, um das Eddington-Limit außer Kraft zu setzen.

Allerdings lässt sich mithilfe der Daten nicht feststellen, welche Art von Teilchen die elektromagnetische Strahlung absorbierte. Es könnte sich auch um Elektronen handeln. Und dann wäre das Magnetfeld des Neutronensterns zehntausendmal schwächer – zu schwach, um gegen den Strahlungsdruck einen starken Zustrom von Materie zu ermöglichen. Brightman und seine Kollegen planen deshalb weitere Beobachtungen an dieser und anderen extrem hellen Röntgenquellen, um die beteiligten Teilchen zu identifizieren.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2018/heller-als-erlaubt/