Seit mehr als zwei Jahrzehnten verfolgen Astronomen systematisch die mysteriösen Quellen energiereicher Gammastrahlen.
Eines blieb jedoch unentdeckt – die hellste nicht identifizierte Quelle für Gammastrahlen in der Milchstraße. Es schien aus einem binären System zu stammen, das 2.740 Lichtjahre entfernt war, aber nur einer der Sterne wurde gefunden.
Jetzt haben Astronomen das Rätsel gelöst und einen zweiten Stern entdeckt, indem sie Gammastrahlendaten von 2008 bis 2018 untersucht haben. Zusammen bilden die beiden Sterne eines der seltsamsten Binärsysteme, die wir je gesehen haben.
“Das Doppelsternsystem und der Neutronenstern in seinem Herzen, jetzt bekannt als PSR J1653-0158, haben neue Rekorde aufgestellt”, sagte der Astronom Lars Nieder vom Albert-Einstein-Institut in Hannover in Deutschland.
„Wir haben den galaktischen Tanz eines Superschwergewichts mit einem Leichtgewicht entdeckt: Ein Neutronenstern mit einer Masse, die etwas mehr als doppelt so groß ist wie die Masse unserer Sonne, ist extrem schwer. Sein Begleiter hat ungefähr die sechsfache Dichte, aber nur 1 Prozent der Masse unserer Sonne.
“Dieses 'seltsame Paar' dreht sich alle 75 Minuten schneller als alle bekannten vergleichbaren Binärdateien.”
Seit 2009 wurde angenommen, dass die vom System erfassten Gammastrahlen von einem Gammapulsar erzeugt werden sollten. Im Jahr 2014 entdeckten Röntgen- und optische Beobachtungen einer Gammastrahlenquelle einen variablen Stern mit einer Dauer von 75 Minuten.
Es war ein winziger Begleitstern, und Astronomen glaubten, dass die 75-Minuten-Periode der Umlaufzeit entspricht und der zweite Stern die Quelle von Gammastrahlen ist.
Der zweite Stern wurde als Pulsar angesehen. Es ist eine Art sich schnell drehender Neutronenstern, der bei seiner Rotation Strahlung von seinen Polen abgibt. Diese Strahlen sind ein bisschen wie ein Leuchtfeuer und blinken (oder pulsieren) mit der Geschwindigkeit der Sternrotation am Betrachter vorbei.
Der Pulsar dreht sich jedoch sehr schnell, mehr als 500 Mal pro Sekunde. Millisekunden-Pulsare drehen sich extrem schnell. Das ist es, was den Millisekunden-Teil ihres Namens ausmacht. PSR J1653-0158 hat jedoch eine der höchsten Drehzahlen, die jemals bei Pulsaren beobachtet wurden.
Außerdem hat der Stern ein sehr schwaches Magnetfeld.
Der Satellit ist auch ziemlich seltsam, da er eine unglaublich geringe Masse hat. Das Team glaubt, dass es sich um einen weißen Heliumzwerg handelt, der vom Pulsar absorbiert wurde. Ein solches System ist als binäres System der schwarzen Witwe bekannt.
“Der Rest des Zwergsterns umkreist den Pulsar 1,3-mal so weit wie die Erde-Mond-Entfernung in nur 75 Minuten mit über 700 Kilometern pro Sekunde”, sagte Nieder.
“Dieses ungewöhnliche Duo könnte aus einem extrem engen binären System entstanden sein, in dem Materie anfänglich von einem Begleitstern zu einem Neutronenstern floss, seine Masse erhöhte und ihn schneller und schneller drehen ließ, während gleichzeitig sein Magnetfeld geschwächt wurde.”
Visualisierung des Systems (unten) im Vergleich zu Erde und Mond (oben). (Knispel / Clark / Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik / NASA).
Diese Hypothese wird durch Studien einer Gruppe von Radiowellen bestätigt. Wenn der Pulsar sie aussendet, können wir sie nicht erkennen; Dies könnte daran liegen, dass das System von einer dichten Materialwolke eines Zwergsterns umgeben ist. Gammastrahlung hätte diese Wolke durchdringen können, aber keine Radiowellen.
In jedem Fall ist PSR J1653-0158 nur der zweite gefundene Millisekundenpulsar, der keine nachweisbaren Funkwellen aussendet.
“In binären Systemen wie dem, das wir jetzt entdeckt haben, werden Pulsare 'schwarze Witwen' genannt, weil sie wie die gleichnamigen Spinnen sozusagen ihre Partner fressen”, sagte Clarke.
“Der Pulsar verdampft seinen Begleiter mit Strahlung und füllt das Sternensystem mit Plasma, das für Radiowellen undurchdringlich ist.”
Die Studie wurde in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
