Forscher der Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC) und ihre Mitarbeiter im In- und Ausland haben mit dem Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) einen binären Pulsar mit einer Umlaufzeit von 53 Minuten entdeckt. Die Entdeckung dieses Doppelsternsystems mit dem Namen PSR J1953+1844 oder M71E schließt die Lücke in der Entwicklung der Spinnenpulsarsysteme. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Natur am 20. Juni.
Der erste Pulsar wurde 1967 entdeckt. Bis heute wurden etwa 3.000 dieser faszinierenden Objekte gefunden, die sich wie Kreisel am Himmel regelmäßig und schnell drehen.
Einige Pulsare befinden sich in Doppelsternsystemen und kreisen mit Begleitsternen. Wenn die beiden Sterne nahe beieinander liegen, verschluckt der Pulsar Material vom Begleitstern und dreht sich weiter. Am Anfang ist der Begleitstern schwer. Doch während der Pulsar seinen Begleitstern „frisst“, rücken die beiden Sterne näher zusammen und umkreisen einander mit zunehmender Geschwindigkeit. Wenn der Stern dagegen an Masse verliert und leichter wird, kann der Pulsar nicht weiter plündern und stößt somit den Begleitstern weg. Dadurch verlangsamt sich die Umlaufgeschwindigkeit des Pulsars.
Dieses Verhalten, das an weibliche Spinnen erinnert, die männliche Spinnen fressen, inspirierte Astronomen dazu, die Objekte in diesen beiden Stadien nach Rotrückenspinnen bzw. Schwarzen Witwenspinnen zu benennen. Sie werden zusammenfassend als Spinnenpulsare bezeichnet.
Die Entwicklung vom Rotrücken zur Schwarzen Witwe dauert lange, bis zu Hunderten von Millionen Jahren. Bisher wurden nur binäre Pulsarsysteme in den Bundesstaaten Redback und Black Widow entdeckt, Zwischenzustände wurden noch nicht gefunden. Der Grund dafür ist, dass die von dieser Theorie vorhergesagte Umlaufperiode des Zwischenpulsars sehr kurz und der Abstand zwischen den beiden Sternen sehr gering wäre, was die Beobachtung vor Herausforderungen stellt. Aus diesem Grund war die Theorie der Entwicklung von Spinnenpulsarsystemen vom Redback zum Black Widow nicht vollständig bewiesen.
Nun wurde die Möglichkeit dieses Evolutionspfades jedoch von FAST, dem größten und empfindlichsten Radioteleskop der Welt, bestätigt. Das Forschungsteam nutzte die Langzeitbeobachtung von FAST, um ein Spinnenpulsarsystem zu entdecken, dessen Umlaufdauer mit nur 53 Minuten die kürzeste ist, die jemals entdeckt wurde. Basierend auf verschiedenen Hinweisen während der Beobachtung stellten die Forscher fest, dass sich das System in einem Zwischenstadium auf dem Evolutionspfad von Redback zu Black Widow befand, und füllten damit das fehlende Glied in der Theorie der Spinnenpulsar-Evolution.
„Die Umlaufbahn des Doppelsternsystems ist nahezu frontal – ein solches System ist äußerst selten. FAST hat es mithilfe seiner extrem hohen Erkennungsfähigkeiten im riesigen Sternenmeer gefunden. Dies füllte die Lücke in der Entwicklung von Spinnenpulsarsystemen und spiegelt wider.“ [FAST’s] beispiellose Sensibilität“, sagte Jiang Peng von NAOC, Mitautor der Studie.
Naturrezensenten beschrieben das Ergebnis als „sehr interessantes Pulsar-Binärsystem. Diese Entdeckung verkürzt den Rekord für die kürzeste Umlaufperiode eines Pulsar-Binärsystems um etwa 30 %, was auf einen neuen und unbekannten Prozess in der Entwicklung von Spinnenpulsaren hinweist.“
Mehr Informationen:
Z. Pan et al, Ein binärer Pulsar in einer 53-minütigen Umlaufbahn, Natur (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06308-w