Bildnachweis: NASA
Es ist möglich, dass die Spinrate von Pulsaren durch Gravitationsstrahlung begrenzt wird. Dies geht aus neuen Daten hervor, die vom Rossi X-ray Timing Explorer der NASA gesammelt wurden - ein Phänomen, das von Albert Einstein vorhergesagt wurde. Wissenschaftler glauben, dass ein Pulsar mit zunehmender Geschwindigkeit abflacht und aufgrund seiner Verzerrungen in seiner Form Schwerkraftwellen ausstrahlt, die verhindern, dass er sich so schnell dreht, dass er auseinander fliegt.
Gravitationsstrahlung, Wellen im von Albert Einstein vorhergesagten Raumgefüge, kann als kosmischer Verkehrsverstärker dienen und rücksichtslose Pulsare davor schützen, sich zu schnell zu drehen und auseinander zu blasen, so ein in der Nature-Ausgabe vom 3. Juli veröffentlichter Bericht.
Pulsare, die sich am schnellsten drehenden Sterne im Universum, sind die Kernreste explodierter Sterne, die die Masse unserer Sonne enthalten, die zu einer Kugel mit einem Durchmesser von etwa 10 Meilen zusammengedrückt ist. Einige Pulsare gewinnen an Geschwindigkeit, indem sie Gas von einem benachbarten Stern ansaugen und Spinraten von fast einer Umdrehung pro Millisekunde oder einer Lichtgeschwindigkeit von fast 20 Prozent erreichen. Diese "Millisekunden" -Pulsare würden auseinander fliegen, wenn sie viel schneller würden.
Mit dem Rossi X-ray Timing Explorer der NASA haben Wissenschaftler eine Grenze für die Geschwindigkeit gefunden, mit der sich ein Pulsar dreht, und spekulieren, dass die Ursache Gravitationsstrahlung ist: Je schneller sich ein Pulsar dreht, desto mehr Gravitationsstrahlung kann er freisetzen, da seine exquisite Kugelform leicht wird deformiert. Dies kann die Rotation des Pulsars hemmen und ihn vor dem Auslöschen bewahren.
"Die Natur hat eine Geschwindigkeitsbegrenzung für Pulsar-Spins festgelegt", sagte Prof. Deepto Chakrabarty vom Massachusetts Institute of Technology, Hauptautor des Zeitschriftenartikels. „Genau wie Autos, die auf einer Autobahn fahren, könnten die am schnellsten drehenden Pulsare technisch doppelt so schnell fahren, aber etwas hält sie auf, bevor sie auseinander brechen. Es kann Gravitationsstrahlung sein, die verhindert, dass Pulsare sich selbst zerstören. “
Chakrabartys Mitautoren sind Dr. Edward Morgan, Michael Muno und Duncan Galloway vom MIT; Rudy Wijnands, Universität St. Andrews, Schottland; Michiel van der Klis, Universität Amsterdam; und Craig Markwardt, Goddard Space Flight Center der NASA. Wijnands führt auch einen zweiten Naturbrief an, der diese Erkenntnis ergänzt.
Gravitationswellen sind analog zu Wellen auf einem Ozean Wellen in der vierdimensionalen Raumzeit. Diese exotischen Wellen, die von Einsteins Relativitätstheorie vorhergesagt werden, werden von massiven Objekten in Bewegung erzeugt und sind noch nicht direkt erfasst worden.
Bei einer Sternexplosion entsteht ein Pulsar, der sich dreht, vielleicht 30 Mal pro Sekunde, und verlangsamt sich über Millionen von Jahren. Befindet sich der dichte Pulsar mit seinem starken Gravitationspotential jedoch in einem binären System, kann er Material von seinem Begleitstern einziehen. Dieser Zufluss kann den Pulsar in den Millisekundenbereich bringen und sich hunderte Male pro Sekunde drehen.
Bei einigen Pulsaren wird das sich auf der Oberfläche ansammelnde Material gelegentlich bei einer massiven thermonuklearen Explosion verbraucht, die einen nur wenige Sekunden dauernden Röntgenlichtstoß aussendet. In dieser Wut liegt eine kurze Gelegenheit, den Spin sonst schwacher Pulsare zu messen. Wissenschaftler berichten in Nature, dass eine Art von Flackern in diesen Röntgenstrahlen, sogenannte "Burst-Oszillationen", als direktes Maß für die Spinrate des Pulsars dient. Bei der Untersuchung der Burst-Schwingungen von 11 Pulsaren stellten sie fest, dass sich keine schneller als 619 Mal pro Sekunde drehte.
Der Rossi Explorer kann Pulsare erkennen, die sich bis zu 4.000 Mal pro Sekunde drehen. Es wird vorausgesagt, dass das Aufbrechen des Pulsars bei 1.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Sekunde erfolgt. Wissenschaftler haben jedoch keine so schnell gefunden. > Aus der statistischen Analyse von 11 Pulsaren kamen sie zu dem Schluss, dass die in der Natur beobachtete Höchstgeschwindigkeit unter 760 Umdrehungen pro Sekunde liegen muss.
Diese Beobachtung stützt die von Prof. Lars Bildsten von der University of California, Santa Barbara, vorgeschlagene Theorie eines Rückkopplungsmechanismus, der die Pulsargeschwindigkeit durch Gravitationsstrahlung begrenzt. Wenn der Pulsar durch Akkretion an Geschwindigkeit gewinnt, kann der Pulsar durch eine leichte Verzerrung in der dichten, 800 m dicken Kristallkruste des Sterns Gravitationswellen ausstrahlen. (Stellen Sie sich einen sich drehenden, länglichen Rugbyball im Wasser vor, der mehr Wellen verursachen würde als ein sich drehender, kugelförmiger Basketball.) Eine Gleichgewichtsrotationsrate wird schließlich erreicht, wenn die durch die Emission von Gravitationsstrahlung abgegebene Winkelbewegung mit dem Drehimpuls übereinstimmt, der dem Pulsar durch hinzugefügt wird sein Begleitstern.
Bildsten sagte, dass akkretierende Millisekundenpulsare durch die direkte Detektion ihrer Gravitationsstrahlung auf völlig neue Weise genauer untersucht werden könnten. LIGO, das derzeit in Hanford, Washington, und in Livingston, Louisiana, in Betrieb befindliche Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium, kann schließlich auf die Frequenz eingestellt werden, mit der Millisekundenpulsare Gravitationswellen emittieren sollen.
"Die Wellen sind subtil und verändern die Raumzeit und den Abstand zwischen Objekten, die so weit voneinander entfernt sind wie die Erde und der Mond, um viel weniger als die Breite eines Atoms", sagte Prof. Barry Barish vom California Institute of Technology, dem LIGO-Direktor. „Gravitationsstrahlung wurde als solche noch nicht direkt erfasst. Wir hoffen, das bald zu ändern. “
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
