Astronomen der Stanford University in Kalifornien haben gemeinsam Röntgen- und optische Beobachtungen eines massiven „Spinnenpulsars“ mit der Bezeichnung PSR J2215+5135 durchgeführt. Die Ergebnisse der Beobachtungskampagne werden in einem Papier veröffentlicht am 22. Mai auf dem Preprint-Server arXivliefern weitere Hinweise zur Natur dieses Pulsars.
Die am schnellsten rotierenden Pulsare, also solche mit Rotationsperioden unter 30 Millisekunden, heißen Millisekundenpulsare (MSP). Forscher gehen davon aus, dass sie in Doppelsternsystemen entstehen, wenn sich der zunächst massereichere Teil in einen Neutronenstern verwandelt, der dann durch Materieansammlung des Sekundärsterns schneller rotiert.
Eine Klasse extremer Doppelpulsare mit halbentarteten Begleitsternen wird als „Spinnenpulsare“ bezeichnet. Diese Objekte werden weiter als „Schwarze Witwen“ kategorisiert, wenn der Begleiter eine extrem geringe Masse (weniger als 0,1 Sonnenmassen) hat, während sie, wenn der sekundäre Stern schwerer ist, als „Redbacks“ bezeichnet werden.
Bei Spinnenpulsaren bestrahlen Gammastrahlen und relativistische Partikel des Pulsarwindes den Begleiter und erzeugen so einen massiven Sternwind. Beobachtungen zeigen, dass bei der Kollision von Pulsarwind und Begleitwind der sogenannte intrabinäre Schock (IBS) entsteht.
PSR J2215+5135 (oder kurz J2215) liegt etwa 9.800 Lichtjahre entfernt und ist ein Redback Spider MSP mit einer Rotationsperiode von 2,61 Millisekunden und einer Spin-Down-Leistung von etwa 50 Dezillionen Erg/s. Der Neutronenstern im System hat eine Masse von etwa 2,24 Sonnenmassen, während die Masse des Begleiters auf etwa 0,3 Sonnenmassen geschätzt wird. Die Umlaufzeit von J2215 beträgt 4,14 Stunden und sein Dispersionsmaß beträgt 225,6 pc/cm3.
Vor kurzem haben Andrew Sullivan und Roger Romani von der Stanford University die ESA-Raumsonde XMM-Newton genutzt, um J2215 genauer zu untersuchen. Basierend auf den XMM-Newton-Daten erstellten sie Orbitallichtkurven von J2215 und verwendeten diese zur Modellierung der Systemeigenschaften.
Die neuen Beobachtungen ergaben, dass der Neutronenstern in J2215 eine Masse von etwa 2,15 Sonnenmassen hat und dass der Begleitstern seine Masse in einem Ausmaß von 0,0003 Erdmassen pro Jahr verliert. Daher gehen die Forscher davon aus, dass J2215 ein isolierter MSP werden könnte.
Basierend auf der Röntgenanalyse von J2215 stellten die Forscher fest, dass sich das IBS immer noch um den Pulsar wickelt. Dies ist typisch für Redbacks, da in solchen Systemen der Begleitwind den Pulsarwind dominiert, sodass sich das IBS um den Pulsar wickelt, während sich bei Schwarzen Witwen das IBS um das Begleitobjekt wickelt.
Die Studie ergab außerdem, dass J2215 etwa 10.800 Lichtjahre entfernt liegt und seine Spin-Down-Leistung bei 52 Dezillionen Erg/s liegt. Die Autoren der Studie vermuten, dass das IBS von J2215 einen großen Teil seiner Spin-Down-Leistung wiederverwerten könnte.
Mehr Informationen:
Andrew G. Sullivan et al, Eine gemeinsame Röntgen- und optische Untersuchung des massiven Redback-Pulsars J2215+5135, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.13889
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