Der Pulsarwindnebel im Herzen des Krebsnebels (Bildnachweis: NASA/HST/ASU/J. Hester et al. X-Ray: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.)
Astronomen haben einen neuen, sich schnell drehenden Stern entdeckt, der mit Millionen von Meilen pro Stunde durch das Universum rast und sich 14 Mal pro Sekunde dreht.
Der Pulsar, der sich schnell drehende Kern eines toten Sterns, bläst auch einen starken Wind aus Teilchen, der einen so genannten „Pulsarwindnebel“ erzeugt. Das Team entdeckte den Pulsar mit dem australischen Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) und dem Parkes-Radioteleskop in Zusammenarbeit mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop.
Der Nebel (Gaswolke) ist etwa 33.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und scheint bei Betrachtung mit Radiowellen etwa 69 Lichtjahre breit zu sein, während er bei Betrachtung mit Röntgenstrahlen nur ein Zehntel dieser Größe aufweist.
Trotz seiner beeindruckenden Größe, die 46-mal so groß ist wie das Sonnensystem, hat das Team hinter der Entdeckung den neuen Pulsar-Windnebel „Potoroo“ genannt, nach einem winzigen hüpfenden Beuteltier, das in Australien beheimatet ist.
Wie alle Neutronensterne entstand auch der Pulsar, der Potoroo antreibt – mit der Bezeichnung PSR J1638-4713 -, als einem massereichen Stern der Brennstoff für die Kernfusion in seinem Kern ausging. Dies beendete den nach außen gerichteten Energiefluss, der den Stern Millionen oder Milliarden Jahre lang gegen die nach innen gerichtete Schwerkraft gestützt hatte, als der Kern des Sterns, dessen Masse ein- bis zweimal so groß ist wie die der Sonne, auf eine Breite von etwa 20 Kilometern kollabierte. Dabei entstand Materie, die so dicht ist, dass ein Esslöffel davon auf der Erde etwa 1 Milliarde Tonnen wiegen würde. Währenddessen wurden die äußeren Schichten des Sterns durch eine gewaltige Supernova-Explosion weggerissen.
Eine künstlerische Darstellung eines schnell rotierenden Neutronensterns oder Pulsars, der Material einfängt. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Das Ergebnis ist ein schnell rotierender, hochmagnetischer Neutronenstern, der Strahlung aussendet, die in regelmäßigen Abständen wie ein kosmischer Leuchtturm durch den Weltraum fegt, umgeben von einer sich allmählich ausbreitenden Hülle aus abkühlender, von der Supernova ausgestoßener Materie.
Der Wind des Pulsars bläst geladene Teilchen aus, die mit dem zuvor ausgestoßenen Material zusammenstoßen und einen Pulsarwindnebel bilden. Die Teilchen in diesem Nebel verlieren an Energie, wenn sie sich vom zentralen Neutronenstern entfernen.
Die Untersuchung des von diesen Pulsarwindnebeln ausgesandten Lichts kann daher wichtige Informationen darüber liefern, wie sich Teilchen in der oft turbulenten Umgebung von Neutronensternen bewegen.
Das Team, das hinter der Entdeckung von Potoroo steht, fand heraus, dass der Nebel eine Form hat, die fast an einen Kometen erinnert: einen dichten zentralen Kern, gefolgt von einem hellen Schweif.
Dies deutet darauf hin, dass der Pulsar dem von ihm angetriebenen Pulsarwindnebel vorausläuft, während er sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,5 Millionen km pro Stunde durch die ihn umgebende Materie schiebt. Dadurch nimmt der Pulsarwindnebel die Form eines Bugschocks an, ähnlich der Form, die Wasser annimmt, wenn es von einem schnell fahrenden Boot durchpflügt wird.
PSR J1638-4713, wie das Objekt genannt wird, dreht sich so schnell, dass es jede Sekunde etwa 14 volle Umdrehungen vollführt. Man geht davon aus, dass es für ein Himmelsobjekt außergewöhnlich jung ist: Das Team, das hinter der Entdeckung steht, schätzt sein Alter auf nur 24.000 Jahre (zum Vergleich: das Sonnensystem ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt).
Eine von einem Experten geprüfte Version der Forschungsarbeit des Teams wurde auf der Website arXiv veröffentlicht. Sie wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Publications of the Astronomical Society of Australia angenommen.
