Posted in: Astronomie 28. August 2007 13:41 Weiter lesen →

Heißes Eisen zeigt verbogene Raumzeit

Neutronensterne enthalten die dichteste, direkt beobachtbare Materie im Universum. Welch bizarre Bedingungen in ihrer Nähe herrschen, hat eine internationale Astronomengruppe anhand von heißen Eisenatomen studieren können. In rasenden Materiestrudeln gefangen, verrät die von dem Eisen ausgesandte Strahlung, wie Neutronensterne die Raumzeit „verbiegen“.

Illustration: Strudel aus rötlich glimmenden Schwaden um eine Kugel

Von einem Begleitstern abgezogene Materie bildet einen großen Strudel um einen Neutronenstern. Grafik: NASA/Dana Berry

Gewissermaßen als Nebeneffekt lieferten die Beobachtungen eine neue Methode zur Vermessung eines Neutronensterns, erläutert Edward Cackett von der University of Maryland. „Wir können verfolgen, wie das Gas haarscharf über die Oberfläche des Neutronensterns peitscht.“ Demnach könne der Durchmesser eines Neutronensterns nicht viel mehr als 30 bis 33 Kilometer betragen, so der Forscher. Gleichwohl sei in dieser kleinen Kugel die Masse einer Sonne zusammengequetscht.

Cackett und Kollegen nutzten den europäischen Röntgensatelliten XMM-Newton und sein amerikanisch-japanisches Pendant Suzaku, um drei Neutronensterne zu beobachten. Dabei handelt es sich um die Überreste ausgebrannter Sterne, die unter ihrem eigenen Gewicht zu reiner Kernmaterie kollabiert sind. Alle drei sind von großen Strudeln umgeben, in denen Materie von Begleitsternen auf sie herabstürzt. Die Forscher analysierten Strahlung von Eisenatomen, die in den Strudeln stark aufgeheizt und auf gut 40 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt worden sind.

Normalerweise scharf definiert, fällt eine bestimmte Emissionslinie dieser Eisenatome breit und asymmetrisch aus, berichtet die Gruppe im „Astrophysical Journal“. Einerseits ist die Linie zu niedrigen Energien hin verschmiert, weil sich die Strahlung auf dem Weg zur Erde aus dem Schwerkrafttrichter des Neutronensterns emporarbeiten muss. Andererseits ist ihr höherenergetischer Teil besonders intensiv. Dieser Effekt erkläre sich dadurch, dass die höherenergetische Strahlung aus Teilen der Strudel stamme, in denen die Atome auf die Erde zu rasten, so die Forscher.

Angesichts der extremen Bedingungen seien Beobachtungen von Neutronensternen immer auch physikalische Grundlagenforschung, erläutert Cacketts Kollege Sudip Bhattacharyya vom Goddard Space Flight Center der NASA. „Im Herz eines Neutronensterns könnten exotische Teilchen oder Materiezustände wie beispielsweise Quarkmaterie auftreten, die wir im Labor unmöglich erzeugen können.“

Forschung: Sudip Bhattacharyya, Edward M. Cackett, Tod E. Strohmayer und Jon M. Miller, Astrophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, und Department of Astronomy, University of Maryland, College Park; Rudy Wijnands, Sterrenkundig Instituut, Universiteit van Amsterdam; und andere

Veröffentlichung Astrophysical Journal, Vol. 664, L103-6, und: zur Veröffentlichung eingereicht bei Astrophysical Journal

WWW:
Department of Astronomy, University of Maryland
Astrophysics Science Division, Goddard Space Flight Center
Neutron Stars
C-Ship: The Aberration of Light
XMM-Newton, Suzaku

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