Astronomen haben eine neue Technik entwickelt, um das Alter von Millisekundenpulsaren, den am schnellsten rotierenden Sternen im Universum, genau zu bestimmen. Die Standardmethode zur Schätzung des Pulsaralters liefert bekanntermaßen unzuverlässige Ergebnisse, insbesondere für die sich schnell drehenden Millisekundenpulsare, sagte Bülent Kiziltan, ein Doktorand in Astronomie und Astrophysik an der Universität von Kalifornien in Sant a Cruz. "Eine genaue Bestimmung des Pulsaralters ist von grundlegender Bedeutung, da sie Auswirkungen auf das Verständnis der Bildung und Entwicklung von Pulsaren, der Physik von Neutronensternen und anderer Bereiche hat", sagte er.
Kiziltan hat mit Stephen Thorsett, Professor für Astronomie und Astrophysik an der UCSC, zusammengearbeitet, um die Entwicklung von Millisekundenpulsaren zu untersuchen. Er präsentierte ihre Ergebnisse auf dem Treffen der American Astronomical Society in Pasadena am Montag, dem 8. Juni.
Ein Pulsar ist ein schnell rotierender Neutronenstern, der kollabierte Kern, der verbleibt, nachdem ein massereicher Stern als Supernova explodiert ist. Der Pulsar sendet Strahlen von Radiowellen (sowie Röntgen- und Gammastrahlen) von den Magnetpolen des Neutronensterns aus. Da die Magnetpole nicht mit der Drehachse des Sterns ausgerichtet sind, bewegen sich die Strahlen wie ein Leuchtturm und senden Funkwellenimpulse an Beobachter auf der Erde. Die Periode zwischen jedem Impuls von Radiowellen entspricht der Rotationsrate des Neutronensterns.
„In den meisten Fällen haben wir nur den Funkimpuls, den wir von diesen kompakten Sternen erhalten. Aus diesen Impulsen versuchen wir, Alter, Masse und Umlaufbahnparameter zu bestimmen - eine sehr herausfordernde Aufgabe “, sagte Kiziltan.
Gewöhnliche Pulsare neigen dazu, sich einige Male pro Sekunde zu drehen, und sie verlangsamen sich allmählich mit dem Alter und werden schließlich zu schwach, um erkannt zu werden. Millisekundenpulsare drehen sich jedoch hunderte Male pro Sekunde. Sie erreichen diese außergewöhnlichen Spinraten, indem sie Material von einem binären Begleitstern ziehen, ein Prozess, der den Drehimpuls vom Begleiter auf den Pulsar überträgt.
"Dieser Spin-up-Prozess ist im Wesentlichen so, als würde man einem toten oder sterbenden Pulsar CPR geben und ihm ein zweites Leben geben", sagte Kiziltan.
Der Standardansatz zur Bestimmung des „charakteristischen“ oder „Spin-down“ -Alters eines Pulsars basiert auf zwei Parametern: der Zeitspanne zwischen den Impulsen und der Geschwindigkeit, mit der sie langsamer werden. Kiziltan und Thorsett zeigten, dass diese Methode das Alter eines Pulsars bei Anwendung auf Millisekundenpulsare um den Faktor 10 überschätzen oder unterschätzen kann.
Um die Genauigkeit der Standardtechnik zu verbessern, wurden zusätzliche Einschränkungen berücksichtigt, die sich aus dem Spin-up-Prozess und den physikalischen Grenzen der maximalen Spin-Periode ergeben. "Wir haben die Altersberechnungen geändert, um diesen Einschränkungen zu entsprechen, und gezeigt, dass mit diesem Ansatz Schätzungen erzielt werden können, die näher am tatsächlichen Alter des Pulsars liegen", sagte Kiziltan.
Sie zeigen, dass in einigen Fällen Millisekundenpulsare, die jung erscheinen, tatsächlich mehrere Milliarden Jahre älter sein können. In anderen Fällen können junge Millisekundenpulsare die Eigenschaften von Pulsaren nachahmen, die so alt sind wie die Galaxie selbst.
Quellen: AAS, UCSC
