Wissenschaftler entdecken die energiereichste Gammastrahlung, die je von einem Pulsar ausgesandt wurde!
Wissenschaftler des H.E.S.S.-Observatoriums in Namibia haben die energiereichsten Gammastrahlen entdeckt, die jemals von einem toten Stern, einem so genannten "Pulsar", ausgesandt wurden. Mehr darüber erfahren Sie hier!
Die Energie dieser Gammastrahlen erreichte 20 Tera-Elektronenvolt, also etwa das 10-Billionenfache der Energie des sichtbaren Lichts. Diese Beobachtung ist nur schwer mit der Theorie über die Erzeugung solcher pulsierender Gammastrahlen zu vereinbaren, wie das internationale Team in der Zeitschrift Nature Astronomy berichtet.
Wenn Sterne zu Supernovae explodieren und zu Pulsaren werden, hinterlassen die Explosionen einen winzigen toten Stern mit einem Durchmesser von nur 20 Kilometern, der sich extrem schnell dreht und mit einem enormen Magnetfeld ausgestattet ist.
"Diese toten Sterne bestehen fast ausschließlich aus Neutronen und sind unglaublich dicht: ein Teelöffel ihres Materials hat eine Masse von mehr als fünf Milliarden Tonnen, das ist etwa das 900-fache der Masse der Großen Pyramide von Gizeh", erklärt die Wissenschaftlerin von H.E.S.S. Emma de Oña Wilhelmi, Mitautorin der Studie und Mitarbeiterin bei DESY.
Wie funktionieren Pulsare?
Pulsare senden rotierende Strahlen elektromagnetischer Strahlung aus, ein bisschen wie kosmische Leuchttürme. Wenn ihr Strahl unser Sonnensystem überstreicht, sehen wir in regelmäßigen Zeitabständen Strahlungsblitze. Diese Blitze, auch Strahlungspulse genannt, können in verschiedenen Energiebändern des elektromagnetischen Spektrums gesucht werden.
Die Wissenschaftler glauben, dass die Quelle dieser Strahlung schnelle Elektronen sind, die in der Magnetosphäre des Pulsars erzeugt und beschleunigt werden, während sie sich in Richtung seiner Peripherie bewegen. Die Magnetosphäre besteht aus Plasma und elektromagnetischen Feldern, die den Stern umgeben und mit ihm mitrotieren.
Der Vela-Pulsar, der sich am Südhimmel im Sternbild Vela befindet, ist der hellste Pulsar im Radioband des elektromagnetischen Spektrums und die hellste anhaltende Quelle kosmischer Gammastrahlung im Giga-Elektronenvolt-Bereich (GeV). Er rotiert etwa elfmal pro Sekunde.
Oberhalb einiger GeV endet die Strahlung jedoch abrupt, vermutlich weil die Elektronen das Ende der Magnetosphäre des Pulsars erreichen und aus ihr entweichen. Doch damit nicht genug: Durch eingehende Beobachtungen mit H.E.S.S. wurde nun eine neue Komponente der Strahlung bei noch höheren Energien entdeckt, mit Energien bis zu einigen zehn Tera-Elektronenvolt (TeV).
"Das ist etwa 200-mal energiereicher als die gesamte Strahlung, die jemals von diesem Objekt entdeckt wurde", sagt Co-Autor Christo Venter von der North-West University in Südafrika. Diese sehr energiereiche Komponente tritt in denselben Phasenintervallen auf wie die im GeV-Bereich beobachtete.
Um diese Energien zu erreichen, müssen die Elektronen jedoch möglicherweise noch weiter als die Magnetosphäre reisen, wobei das Rotationsemissionsmuster intakt bleiben muss.
"Dieses Ergebnis stellt unser bisheriges Wissen über Pulsare infrage und erfordert ein Überdenken der Funktionsweise dieser natürlichen Beschleuniger", sagt Arache Djannati-Atai vom Labor Astroparticle & Cosmology (APC) in Frankreich, der die Forschung leitete.
Was auch immer die Erklärung sein mag, zusätzlich zu seinen anderen Superlativen hält der Vela-Pulsar nun offiziell den Rekord für den Pulsar mit den energiereichsten Gammastrahlen, die bis heute entdeckt wurden.
"Diese Entdeckung öffnet ein neues Beobachtungsfenster für die Entdeckung anderer Pulsare im Bereich von zehn Teraelektronenvolt mit aktuellen und zukünftigen empfindlicheren Gammateleskopen und ebnet damit den Weg für ein besseres Verständnis extremer Beschleunigungsprozesse in hochmagnetisierten astrophysikalischen Objekten", sagt Djannati-Atai.