Im Zentrum unserer Milchstraße, im Sternbild Schütze, haben Astronomen zehn monströse Neutronensterne entdeckt. Diese besonderen Sterne, Pulsare genannt, befinden sich gemeinsam im Kugelsternhaufen Terzan 5, einem dicht besiedelten Zuhause für Hunderttausende verschiedener Sterntypen.
Das Papier ist veröffentlicht im Journal Astronomie & Astrophysik.
Pulsare sind Millionen (oder sogar Milliarden) Mal dichter als andere Sterne und rotieren schnell. Dabei senden sie aus ihren starken Magnetfeldern helle Lichtimpulse aus, was sie für Astronomen zu einem Leuchtfeuer macht. An einem der dichtbevölkertsten Orte unserer Milchstraße haben sich viele Pulsare in Terzan 5 zu bizarren und exzentrischen Formen entwickelt.
Astronomen wussten bereits, dass 39 Pulsare Terzan 5 ihr Zuhause nennen. Durch die Zusammenarbeit des Green Bank Telescope (NSF GBT) der US-amerikanischen National Science Foundation und des MeerKAT-Teleskops des südafrikanischen Radio Astronomy Observatory konnten nun zehn weitere dieser Zahl hinzugefügt werden.
„Es ist sehr ungewöhnlich, exotische neue Pulsare zu finden. Aber was wirklich aufregend ist, ist die große Vielfalt solcher Sonderlinge in einem einzigen Cluster“, sagte Scott Ransom, ein Wissenschaftler des National Radio Astronomy Observatory (NSF NRAO) der US-amerikanischen National Science Foundation. Die Entdeckungen wurden von einem internationalen Team von Astronomen des NSF NRAO, des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) (AEI) und des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie gemacht.
Das Meerkat-Teleskop konnte die ungefähre Position jedes Pulsars bestimmen, indem es die Rotationsgeschwindigkeit verfolgte und maß. Dies wurde mit zwanzig Jahren Beobachtungszeit von Terzan 5 durch das NSF GBT verglichen, wodurch die bizarren und exzentrischen Details dieser Sterne sichtbar wurden.
„Ohne das Archiv des Green Bank Telescope der NSF hätten wir diese Pulsare nicht charakterisieren und ihre Astrophysik nicht verstehen können“, fügt Ransom hinzu. Die archivierten GBT-Daten der NSF ermöglichten es den Astronomen, die Position der Pulsare am Himmel genau zu bestimmen, ihre spezifischen Bewegungen zu messen und zu sehen, wie sich ihre Umlaufbahnen im Laufe der Zeit veränderten.
Unter anderem entdeckten die Astronomen zwei wahrscheinliche Neutronensterne, die als Doppelsternsystem in die Umlaufbahn des jeweils anderen gezogen werden. Von den 3.600 bekannten Pulsaren in der Galaxie wurden bisher nur 20 als Doppelsterne mit zwei Neutronensternen identifiziert.
Wenn sich Pulsare zu Doppelsternen zusammenschließen, kann die Gravitationskraft des einen zum anderen Material und Energie entziehen, wodurch einer noch schneller rotiert und zu einem Millisekundenpulsar wird. Dieses Paar könnte einen Rekord brechen, da es einen neuen Anwärter auf den am schnellsten rotierenden Pulsar in einem Doppelneutronensternsystem und die längste Umlaufbahn seiner Art gibt. Der aktuelle Rekordhalter für den am schnellsten rotierenden Pulsar befindet sich bereits in Terzan 5. Nur zukünftige Beobachtungen werden die Wahrheit ans Licht bringen.
Astronomen beobachteten außerdem drei neue, seltene Doppelsternsysteme mit „Spinnen“-Pulsaren (zusätzlich zu den fünf bereits bekannten im Cluster), die je nach Art ihrer Begleitsterne Redbacks oder Black Widows genannt werden. Ein Begleitstern gerät in die Umlaufbahn eines Spinnenpulsars, wo ein Plasmanetz den Raum zwischen den beiden füllt (verursacht durch Ausflüsse des Begleitsterns aufgrund der Energie des Pulsars) und den Begleiter mit der Zeit langsam auflöst.
Die Entdeckung dieser seltsamen Pulsare ermöglicht es den Wissenschaftlern, Kugelsternhaufen und Neutronensterne besser zu verstehen und sogar Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie zu testen. Zudem erweitert sie das Wissen über Pulsarkategorien. Das Forschungsteam plant bereits, mit der Unterstützung von Freiwilligen noch mehr in Terzan 5 zu finden.
Bürgerwissenschaftler, die an der Begeisterung für diese Entdeckung teilhaben möchten, können helfen unter Einstein@HomeDieses von Wissenschaftlern am AEI geleitete Projekt hat bereits mehr als 90 neue Neutronensterne entdeckt.
Mehr Informationen:
PV Padmanabh et al, Entdeckung und Zeitpunkt von zehn neuen Millisekundenpulsaren im Kugelsternhaufen Terzan 5, Astronomie & Astrophysik (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449303