Integral beobachtet Sternenleichen

Integral beobachtete winzige Sternleichen, die überraschenderweise starke Gamma- und Röntgenstrahlung in die ganze Galaxis aussenden. Die Entdeckung reiht diese Objekte in die Reihe der stärksten, magnetisch aktiven Körper im All und zwingt die Forscher dazu, noch einmal zu überdenken, wie tot solche stellaren Leichen tatsächlich sind.

Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: ESA. Vertont von Dominik Mayer.

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Die Hauptaufgabe von Integral besteht darin, die energiereichsten Strahlungsquellen zu erfassen. Hierzu sind Satelliten nötig, die außerhalb der schützenden Erdatmosphäre Messungen durchführen.
(Bild: ESA)

Bekannt als anormale Röntgen-Pulsare (AXP – anormalous X-ray Pulsar) wurden diese Sternleichen (die pulsierend niedrigenergetische Röntgenstrahlung aussenden) erstmals in den 70er Jahren durch den Uhuru-Röntgen-Satellit ausgemacht. AXPs sind ausgesprochen selten und nur sieben Pulsare dieser Art sind bekannt. Zunächst vermutete man, die Röntgenstrahlung werde von einem Begleitstern erzeugt, der auf den Pulsar trifft. Alternativ erwog man, jeder AXP sei ein rotierender Kern eines toten Sterns (Neutronenstern), der hochenergetische Strahlung durch das All schickt, gleichsam einem kosmischen Leuchtturm. Trifft dieser Strahl die Erde, scheint der AXP zu blinken. Dieses Szenario erfordert allerdings ein Magnetfeld, das milliardenfach stärker ist, als jedes künstlich erzeugbare Dauermagnetfeld auf der Erde. Dennoch zeigen die Integral-Beobachtungen, dass der magnetische Lösungsansatz korrekt ist.

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Diese künstlerische Darstellung zeigt einen anormalen Röntgen-Pulsar, wie er von Integral beobachtet wurde.
(Bild: ESA)

Die neulich entdeckte Emission harter Röntgen- und Gammastrahlen (sog. ‘hard tails’) kommt in regelmäßigen Impulsen alle sechs bis zwölf Sekunden bei uns an – je nachdem, welcher AXP beobachtet wird. In drei der vier AXP-Untersuchungen hatten die ‘hard tails’ eine eindeutige Energiesignatur, die Astronomen erwägen lässt, dass sie in superstarken Magnetfeldern entstanden sein könnten. Die Energiesumme eines ‘hard tail’ ist zehn bis tausend mal stärker, als sie durch eine Art magnetischer Reibung zwischen dem sich drehenden AXP und dem umgebenen All erklärt werden kann,“ erläutert Wim Hermsen vom niederländischen Institut für Weltraumforschung in Utrecht, der zusammen mit Kollegen die Beobachtungen durchführte. Dies lässt den sogenannten ‘Magnetfeldverfall’ als einzig brauchbare Lösung übrig. Neutronensterne mit superstarken Magnetfeldern bezeichnet man auch als Magnetare. Sie entstehen aus den Kernen riesiger Sterne, die am Ende ihrer Lebenszeit explodieren und messen nur etwa 15 Kilometer Durchmesser, wobei sie aber mehr als die eineinhalbfache Sonnenmasse besitzen. Magnetare sind auch für die sogenannten ‘soft gamma-ray repeaters’ (SGR) (etwa: Wiederholer weicher Gammastrahlung) verantwortlich, die explosionsartig große Energiemengen ausstoßen, wenn spontan gewaltige Umstrukturierungen ihrer Magnetfelder stattfinden. Der gewaltige Unterschied zwischen einem SGR und einem AXP ist derjenige, dass bei einem AXP der Prozess ein eher dauerhafter als explosionsartiger und ein weniger energiereicher ist.

“Irgendwie greifen diese Objekte die enorme magnetische Energie ab, die unterhalb deren Oberfläche eingebunden ist und entlassen sie trichterförmig ins All,” erläutert Hermsen. Herauszufinden, wie das genau passiert, ist Bestandteil zukünftiger Arbeit. Möglicherweise werden SGRs zu AXPs, sobald sie erst einmal hinreichend Energie abgestrahlt haben. Bis auf einen sammeln sich alle bekannten AXPs entlang der Milchstraßenebene, was vermuten lässt, dass sie das Resultat früherer Sternexplosionen sind. Einige sind sogar in das Gas aus der Explosion ihrer früheren Gestalt eingehüllt. Der andere AXP befindet sich in einer Begleitgalaxie der Milchstraße. Integral entdeckte die ‘hard tails’ durch einen glücklichen Zufall und Dank der einmaligen wide-field Kamera IBIS (Imager on-Board Integral Satellite).

“Auf so etwas hofft man, wenn man mit einem Observatorium wie Integral arbeitet,” sagt Christoph Winkler, ESA-Projektwissenschaftler für Integral. Wie die AXPs belegen ist das stellare Nachleben lebhafter, als Astronomen bislang dachten.

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