Wenn Sterne das Ende ihrer Hauptsequenz erreichen, erleiden sie einen Gravitationskollaps und werfen ihre äußersten Schichten in einer Supernova-Explosion aus. Was danach übrig bleibt, ist ein dichter, sich drehender Kern, der hauptsächlich aus Neutronen (auch bekannt als Neutronenstern) besteht, von denen nur 3000 in der Milchstraße bekannt sind. Eine noch seltenere Untergruppe von Neutronensternen sind Magnetare, von denen nur zwei Dutzend in unserer Galaxie bekannt sind.
Diese Sterne sind besonders mysteriös und haben extrem starke Magnetfelder, die fast stark genug sind, um sie auseinander zu reißen. Und dank einer neuen Studie eines Teams internationaler Astronomen scheint sich das Geheimnis dieser Sterne nur weiter vertieft zu haben. Unter Verwendung von Daten aus einer Reihe von Radio- und Röntgenobservatorien beobachtete das Team im vergangenen Jahr einen Magnetar, der seit etwa drei Jahren inaktiv war und sich nun etwas anders verhält.
Die Studie mit dem Titel „Wiederbelebung des magnetischen PSR J1622–4950: Beobachtungen mit MeerKAT, Parkes, XMM-Newton, Schnell, Chandra, und NuSTAR“, Erschien kürzlich in Das astrophysikalische Journal. Das Team wurde von Dr. Fernando Camilo, dem Chefwissenschaftler am South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), geleitet und umfasste über 200 Mitglieder mehrerer Universitäten und Forschungseinrichtungen aus der ganzen Welt.
Magnetare werden so genannt, weil ihre Magnetfelder bis zu 1000-mal stärker sind als die gewöhnlicher pulsierender Neutronensterne (auch bekannt als Pulsare). Die mit diesen Feldern verbundene Energie ist so stark, dass sie den Stern fast auseinanderbricht, was dazu führt, dass sie instabil sind und große Variabilität hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften und elektromagnetischen Emissionen aufweisen.
Während bekannt ist, dass alle Magnetare Röntgenstrahlen aussenden, sind nur vier bekannt, die Radiowellen aussenden. Eines davon ist PSR J1622-4950 - ein Magnetar, der sich etwa 30.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Anfang 2015 befand sich dieser Magnetar in einem Ruhezustand. Wie das Team in seiner Studie anzeigte, stellten Astronomen, die das CSIRO Parkes-Radioteleskop in Australien verwendeten, fest, dass es am 26. April 2017 wieder aktiv wurde.
Zu diesem Zeitpunkt strahlte der Magnetar alle vier Sekunden helle Funkimpulse aus. Einige Tage später wurde Parkes im Rahmen einer monatelangen geplanten Wartungsroutine geschlossen. Etwa zur gleichen Zeit begann das südafrikanische MeerKAT-Radioteleskop mit der Überwachung des Sterns, obwohl er sich noch im Bau befand und nur 16 seiner 64 Funkschüsseln verfügbar waren. Dr. Fernando Camilo beschreibt die Entdeckung in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung von SKA South Africa:
„Die MeerKAT-Beobachtungen erwiesen sich als kritisch, um die wenigen Röntgenphotonen zu verstehen, die wir mit den umlaufenden Teleskopen der NASA aufgenommen haben. Zum ersten Mal wurden alle 4 Sekunden Röntgenimpulse von diesem Stern erfasst. Zusammengenommen helfen uns die heute gemeldeten Beobachtungen, ein besseres Bild des Verhaltens der Materie unter unglaublich extremen physikalischen Bedingungen zu entwickeln, ganz anders als auf der Erde. “
Nachdem die ersten Beobachtungen von den Parkes- und MeerKAT-Observatorien gemacht worden waren, wurden Follow-up-Beobachtungen unter Verwendung des XMM-Newton-Röntgenraumobservatoriums, der Swift Gamma-Ray Burst Mission, des Chandra-Röntgenobservatoriums und des Nuclear Spectroscopic Telescope Array durchgeführt (NuSTAR). Mit diesen kombinierten Beobachtungen stellte das Team einige sehr interessante Dinge an diesem Magnetar fest.
Zum einen stellten sie fest, dass die Funkflussdichte des PSR J1622-4950 zwar variabel, aber ungefähr 100-mal höher war als im Ruhezustand. Zusätzlich war der Röntgenfluss einen Monat nach der Reaktivierung mindestens 800-mal größer, begann jedoch im Verlauf eines Zeitraums von 92 bis 130 Tagen exponentiell abzunehmen. Bei den Funkbeobachtungen wurde jedoch etwas im Verhalten des Magnetars festgestellt, das ziemlich unerwartet war.
Während die Gesamtgeometrie, die aus den Funkemissionen des PSR J1622-4950 abgeleitet wurde, mit den vor einigen Jahren ermittelten übereinstimmte, zeigten ihre Beobachtungen, dass die Funkemissionen nun von einem anderen Ort in der Magnetosphäre stammen. Dies zeigt vor allem, wie sich die Funkemissionen von Magnetaren von normalen Pulsaren unterscheiden können.
Diese Entdeckung hat auch das MeerKAT-Observatorium als erstklassiges Forschungsinstrument bestätigt. Dieses Observatorium ist Teil des Square Kilometer Array (SKA), des Multifunk-Teleskopprojekts, mit dem das weltweit größte Radioteleskop in Australien, Neuseeland und Südafrika gebaut wird. MeerKAT seinerseits verwendet 64 Funkantennen, um Funkbilder des Universums zu sammeln, damit Astronomen verstehen, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt haben.
Angesichts des enormen Datenvolumens dieser Teleskope setzt MeerKAT sowohl auf modernste Technologie als auch auf ein hochqualifiziertes Team von Bedienern. Abbott erklärte: „Wir haben ein Team der besten Ingenieure und Wissenschaftler in Südafrika und der Welt, die an dem Projekt arbeiten, da die Probleme, die wir lösen müssen, äußerst herausfordernd sind und die besten anziehen.“
Prof. Phil Diamond, Generaldirektor der SKA-Organisation, die die Entwicklung des Quadratkilometer-Arrays leitete, war ebenfalls beeindruckt von dem Beitrag des MeerKAT-Teams. Wie er in einer SKA-Pressemitteilung feststellte:
„Gut gemacht an meine Kollegen in Südafrika für diese herausragende Leistung. Der Bau solcher Teleskope ist äußerst schwierig, und diese Veröffentlichung zeigt, dass MeerKAT betriebsbereit ist. Als eines der SKA-Vorläuferteleskope ist dies ein gutes Zeichen für die SKA. MeerKAT wird schließlich in Phase 1 des SKA-Mid-Teleskops integriert, wodurch das gesamte zur Verfügung stehende Geschirr auf 197 steigt und das leistungsstärkste Radioteleskop der Welt entsteht. “
Wenn der SKA online geht, wird er eines der leistungsstärksten bodengestützten Teleskope der Welt sein und ungefähr 50-mal empfindlicher als jedes andere Funkinstrument. Zusammen mit anderen bodengestützten Teleskopen und Weltraumteleskopen der nächsten Generation wird erwartet, dass die Dinge, die es über unser Universum enthüllt und wie es sich im Laufe der Zeit entwickelt hat, wirklich bahnbrechend sind.
Des Weiteren Lesung: SKA Afrika, SKA, Das astrophysikalische Journal
