WAS IST EIN PULSAR?

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Sie sind die sogenannten "Leuchttürme" des Universums - rotierende Neutronensterne, die einen fokussierten Strahl elektromagnetischer Strahlung aussenden, der nur sichtbar ist, wenn Sie auf seinem Weg stehen. Diese als Pulsare bekannten stellaren Relikte haben ihren Namen aufgrund der Art und Weise, wie ihre Emissionen in den Weltraum zu „pulsieren“ scheinen.

Diese alten Sternobjekte sind nicht nur sehr faszinierend und beeindruckend anzusehen, sie sind auch für Astronomen sehr nützlich. Dies liegt an der Tatsache, dass sie regelmäßige Rotationsperioden haben, die in ihren Impulsen ein sehr genaues Inneres erzeugen - von Millisekunden bis Sekunden.

Beschreibung:

Pulsare sind Arten von Neutronensternen; die toten Relikte massereicher Sterne. Was Pulsare von normalen Neutronensternen unterscheidet, ist, dass sie stark magnetisiert sind und sich mit enormen Geschwindigkeiten drehen. Astronomen erkennen sie an den Funkimpulsen, die sie in regelmäßigen Abständen aussenden.

Formation:

Die Bildung eines Pulsars ist der Bildung eines Neutronensterns sehr ähnlich. Wenn ein massereicher Stern mit der 4- bis 8-fachen Masse unserer Sonne stirbt, detoniert er als Supernova. Die äußeren Schichten werden in den Weltraum gesprengt und der innere Kern zieht sich mit seiner Schwerkraft zusammen. Der Gravitationsdruck ist so stark, dass er die Bindungen überwindet, die Atome auseinander halten.

Elektronen und Protonen werden durch die Schwerkraft zu Neutronen zusammengedrückt. Die Schwerkraft auf der Oberfläche eines Neutronensterns beträgt etwa 2 x 10¹¹ die Schwerkraft auf der Erde. Die massereichsten Sterne detonieren also als Supernovae und können explodieren oder in schwarze Löcher fallen. Wenn sie weniger massereich sind wie unsere Sonne, sprengen sie ihre äußeren Schichten weg und kühlen sich dann langsam als weiße Zwerge ab.

Aber für Sterne zwischen dem 1,4- und 3,2-fachen der Sonnenmasse können sie immer noch Supernovae werden, aber sie haben einfach nicht genug Masse, um ein Schwarzes Loch zu bilden. Diese Objekte mittlerer Masse beenden ihr Leben als Neutronensterne, und einige davon können zu Pulsaren oder Magnetaren werden. Wenn diese Sterne zusammenbrechen, behalten sie ihren Drehimpuls bei.

Bei einer viel kleineren Größe steigt ihre Drehzahl jedoch dramatisch an und dreht sich viele Male pro Sekunde. Dieses relativ kleine, superdichte Objekt sendet entlang seiner Magnetfeldlinien einen starken Strahl aus, obwohl dieser Strahl nicht unbedingt mit seiner Rotationsachse ausgerichtet ist. Pulsare sind also einfach rotierende Neutronensterne.

Wenn Astronomen von hier auf der Erde mehrmals pro Sekunde einen intensiven Strahl von Funkemissionen wahrnehmen, der sich wie ein Leuchtturmstrahl dreht, ist dies ein Pulsar.

Geschichte:

Der erste Pulsar wurde 1967 von Jocelyn Bell Burnell und Antony Hewis entdeckt und überraschte die Wissenschaft durch die regelmäßigen Funkemissionen. Sie entdeckten eine mysteriöse Funkemission, die von einem festen Punkt am Himmel kam und alle 1,33 Sekunden ihren Höhepunkt erreichte. Diese Emissionen waren so regelmäßig, dass einige Astronomen dachten, dies könnte ein Beweis für die Kommunikation einer intelligenten Zivilisation sein.

Obwohl Burnell und Hewis sicher waren, dass es einen natürlichen Ursprung hat, nannten sie es LGM-1, was für „kleine grüne Männer“ steht, und nachfolgende Entdeckungen haben Astronomen geholfen, die wahre Natur dieser seltsamen Objekte zu entdecken.

Astronomen vermuteten, dass es sich um schnell rotierende Neutronensterne handelte, was durch die Entdeckung eines Pulsars mit einer sehr kurzen Periode (33 Millisekunden) im Krebsnebel weiter unterstützt wurde. Bisher wurden insgesamt 1600 gefunden, und der am schnellsten entdeckte sendet 716 Impulse pro Sekunde aus.

Später wurden Pulsare in binären Systemen gefunden, was Einsteins allgemeine Relativitätstheorie bestätigte. Und 1982 wurde ein Pulsar mit einer Rotationsperiode von nur 1,6 Mikrosekunden gefunden. Tatsächlich wurden die ersten entdeckten extrasolaren Planeten gefunden, die einen Pulsar umkreisen - natürlich wäre dies kein sehr bewohnbarer Ort.

Interessante Fakten:

Wenn sich ein Pulsar zum ersten Mal bildet, hat er die meiste Energie und die schnellste Drehzahl. Wenn es elektromagnetische Energie durch seine Strahlen abgibt, verlangsamt es sich allmählich. Innerhalb von 10 bis 100 Millionen Jahren verlangsamt es sich bis zu dem Punkt, an dem seine Strahlen abschalten und der Pulsar leise wird.

Wenn sie aktiv sind, drehen sie sich mit einer so unheimlichen Regelmäßigkeit, dass sie von Astronomen als Timer verwendet werden. Tatsächlich wird gesagt, dass bestimmte Arten von Pulsaren Atomuhren in ihrer Genauigkeit bei der Einhaltung der Zeit Konkurrenz machen.

Pulsare helfen uns auch, nach Gravitationswellen zu suchen, das interstellare Medium zu untersuchen und sogar extrasolare Planeten im Orbit zu finden. Tatsächlich wurden die ersten extrasolaren Planeten 1992 um einen Pulsar entdeckt, als die Astronomen Aleksander Wolszczan und Dale Frail die Entdeckung eines Planetensystems mit mehreren Planeten um PSR B1257 + 12 ankündigten - einem Millisekundenpulsar, von dem jetzt bekannt ist, dass er zwei extrasolare Planeten hat.

Es wurde sogar vorgeschlagen, dass Raumfahrzeuge sie als Leuchtfeuer verwenden könnten, um die Navigation im Sonnensystem zu erleichtern. Auf dem Raumschiff Voyager der NASA gibt es Karten, die die Richtung der Sonne zu 14 Pulsaren in unserer Region zeigen. Wenn Außerirdische unseren Heimatplaneten finden wollten, konnten sie keine genauere Karte verlangen.

Wir haben hier im Space Magazine viele Artikel über Stars geschrieben. Hier ist ein Artikel über einen neu entdeckten Gammastrahlenpulsar und hier ein Artikel darüber, wie sich Millisekundenpulsare so schnell drehen.

Wenn Sie weitere Informationen zu Sternen wünschen, lesen Sie die Hubblesite-Pressemitteilungen zu Sternen und hier die Homepage zu Sternen und Galaxien.

Wir haben mehrere Episoden von Astronomy Cast über Sterne aufgenommen. Hier sind zwei, die Sie vielleicht hilfreich finden: Episode 12: Woher kommen Baby-Stars und Episode 13: Wohin gehen Sterne, wenn sie sterben?