Eine künstlerische Darstellung eines ausbrechenden Magnetars. Wissenschaftler haben beobachtet, wie ein einst toter Stern auf überraschende Weise wieder zum Leben erwacht ist (Bildnachweis: Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology)
Die extremsten Sterne des Universums sind gerade noch ein bisschen unerwarteter und geheimnisvoller geworden.
Wissenschaftler waren erstaunt, als sie beobachteten, wie ein „toter“ Neutronenstern mit einem der stärksten Magnetfelder im Kosmos unerwartet wieder zum Leben erwachte. Die Reaktivierung dieses hochmagnetischen Neutronensterns oder „Magnetars“ entspricht nicht dem derzeitigen Verständnis dieser exotischen Himmelsobjekte.
Die Entdeckung der Wiederauferstehung dieses Magnetars gelang dem Team, als es mit dem Parkes-Radioteleskop der australischen Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) in Murriyang seltsame Radiosignale vom erdnächsten bekannten Magnetar, XTE J1810-197, in einer Entfernung von etwa 8.000 Lichtjahren entdeckte.
Die meisten Magnetare sind dafür bekannt, dass sie polarisiertes Licht aussenden, also Licht, dessen Wellen in eine bestimmte Richtung ausgerichtet sind. Die Ergebnisse des Teams zeigen, dass das Licht dieses Magnetars zirkular polarisiert ist und sich scheinbar spiralförmig durch den Raum bewegt. Dies ist nicht nur unerwartet, sondern auch völlig beispiellos.
„Im Gegensatz zu den Radiosignalen, die wir von anderen Magnetaren gesehen haben, sendet dieser Magnetar enorme Mengen schnell wechselnder zirkularer Polarisation aus“, sagte der Teamleiter und CSIRO-Wissenschaftler Marcus Lower in einer Erklärung. „So etwas haben wir noch nie zuvor gesehen.“
Inhaltsübersicht
XTE J1810-197 extrem sogar für einen Magnetar
Magnetare entstehen wie alle Neutronensterne, wenn massereiche Sterne sterben. Wenn diese Sterne ihren Brennstoff für die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium in ihren Kernen verbrauchen, wird die Energie, die sie gegen den Druck ihrer eigenen Schwerkraft gestützt hat, abgeschaltet.
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Als das Tauziehen zwischen Schwerkraft und Strahlungsdruck nach Millionen von Jahren endet, werden die äußeren Schichten des Sterns durch eine Supernova-Explosion nach außen geschleudert, wodurch der sterbende Stern den größten Teil seiner Masse verliert.
Zurück bleibt ein Sternkern mit einer Masse, die ein- bis zweimal so groß ist wie die der Sonne, der auf eine Breite von etwa 20 Kilometern (12 Meilen) kollabiert, was etwa der Größe einer durchschnittlichen Stadt auf der Erde entspricht. Daher ist die Materie, aus der ein Neutronenstern besteht, so dicht, dass ein einziger Teelöffel davon 10 Millionen Tonnen wiegen würde, wenn er auf die Erde gebracht würde.
Der schnelle Kernkollaps bewirkt auch, dass der Neutronenstern seine Rotationsgeschwindigkeit stark erhöht, ähnlich wie ein Eisläufer, der seine Arme einzieht, um seine Drehung zu verstärken, allerdings in einem viel größeren Ausmaß. Dies bedeutet, dass sich einige neu entstandene Neutronensterne bis zu 700 Mal pro Sekunde drehen können.
Der Kollaps dieses Sternkerns hat eine weitere Folge. Die Magnetfeldlinien des sterbenden Sterns werden zusammengequetscht, wodurch sich die Stärke des Magnetfelds verstärkt. Infolgedessen haben einige Neutronensterne Magnetfelder, die eine Billiarde (1 gefolgt von 15 Nullen) Mal stärker sind als das Magnetfeld der Sonne. Dies qualifiziert diese Neutronensterne für eine eigene Kategorie, die Magnetare.
Eine Illustration eines Magnetars mit Magnetfeld und starken Jets (Bildnachweis: https://www.kosmischeweiten.de/sun-coronal-heating-mystery-snake-like-magnetic-fields)
Die Entdeckung von Radiowellenimpulsen von Magnetaren ist unglaublich selten, und XTE J1810-197 ist einer von nur einer Handvoll bekannter Magnetare, die sie erzeugen. XTE J1810-197 wurde zum ersten Mal im Jahr 2003 gesehen, als er Radiowellen ausstrahlte, doch dann verstummte dieser Magnetar für über ein Jahrzehnt.
Der Magnetar wurde 2018 vom 76-Meter-Lovell-Teleskop der Universität Manchester am Jodrell Bank Observatorium erneut beim Aussenden von Radiowellen beobachtet. Danach wurde er von Murriyang im australischen Wiradjuri Country beobachtet, das XTE J1810-197 seither beobachtet.
Auch wenn diese Beobachtung völlig unerwartet ist, hat das Team eine Idee, warum dieser Magnetar so ungewöhnliche Emissionen erzeugen könnte.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es ein überhitztes Plasma über dem Magnetpol des Magnetars gibt, das wie ein Polarisationsfilter wirkt“, so Lower. „Wie genau das Plasma dies tut, muss noch ermittelt werden.“
Das Parkes-Radioteleskop unter der Milchstraße am Nachthimmel (Bildnachweis: Alex Cherney/CSIRO)
Das 64-Meter-Teleskop Murriyang ist mit einem hochmodernen, von CSIRO-Ingenieuren entwickelten Ultrabreitbandempfänger ausgestattet, der sehr empfindlich auf Helligkeits- und Polarisationsänderungen in einem breiten Spektrum von Radiofrequenzen reagiert. Damit lassen sich präzise Messungen einer Reihe von Himmelsobjekten, insbesondere von Magnetaren, durchführen.
Die Forscher hoffen, dass die fortgesetzte Beobachtung von XTE J1810-197 mit Murriyang dazu beitragen wird, Einblicke in eine Reihe extremer, starker und ungewöhnlicher Phänomene im Zusammenhang mit Magnetaren zu gewinnen, wie z. B. Plasmadynamik, Ausbrüche von Röntgen- und Gammastrahlung und möglicherweise schnelle Radioausbrüche.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
