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Autor: Thomas Weyrauch / 04. Juli 2009, 13:06 Uhr

Fermi und die Pulsare

Die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA berichtete am 2. Juli 2009 von der Veröffentlichung zweier Studien in der "Science Express"-Ausgabe vom 2. Juli 2009, die sich mit der Analyse der Gammastrahlung von 24 Pulsaren beschäftigen.

Quelle: NASA
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NASA

Fermi im All - künstlerische Darstellung
(Bild: NASA)
NASA

Der Pulsar Vela - Darstellung nach Daten von Fermi
(Bild: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)
Das Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi hatte seit seinem Start am 11. Juni 2008 als GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) 16 der bei der Analyse berücksichtigten Pulsare entdeckt. Fermi ist das erste Raumfahrzeug, das in der Lage ist, Pulsare allein anhand ihrer Gammastrahlenemission auszumachen.

Die von Fermi gefundenen Pulsare wurden im Rahmen einer ausgedehnten Suche nach periodischen Fluktuationen von Gammastrahlung entdeckt, Daten aus fünf Beobachtungsmonaten wurden unter Zuhilfenahme von neuartigen Computerberechnungsmethoden ausgewertet.

Vor dem Start von Fermi hatte man noch geglaubt, das Weltraumteleskop werde im Laufe seiner Mission etwa eine Handvoll neue Pulsare finden, nun wurden schon in den ersten fünf Monaten 16 neue Pulsare entdeckt, was alle ursprünglichen Erwartungen übertrifft.

Ein Pulsar ist der übriggebliebene Kern eines explodierten Sternes, rotiert sehr schnell und weist ein sehr starkes Magnetfeld auf. Die meisten der bisher entdeckten rund 1.800 Pulsare wurden aufgrund ihrer periodischen Aussendung von Radionstrahlung entdeckt, die, wie man, glaubt, aus dem Bereich der magnetischen Pole der Pulsare kommt.

Während die von einem Pulsar ausgesandte Gammastrahlung rund 10 Prozent oder mehr der abgestrahlten Gesamtenergie ausmacht, stellt die Radiostrahlung nur einige wenige Millionenstel der abgestrahlten Gesamtenergie dar. Eine Radioteleskop auf der Erde kann einen Pulsar anhand seiner Radiowellenemission nur dann ausmachen, wenn der stark gebündelte Strahl gerade über die Erde streicht.

Der Pulsar Vela (PSR B0833-45 bzw. PSR J0835-4510) mit etwa 11 Umdrehungen pro Sekunde ist die stärkste Quelle von Gammastrahlung am Himmel. Trotzdem erreicht nur ein sehr geringer Anteil dieser Strahlung die Erde und ihre Satelliten. Fermis Large Area Telescope (LAT) sieht nur etwa alle zwei Minuten ein einzelnes Gamma-Photon von Vela.

Etwa alle tausend Rotationen von Vela erreicht also ein Gamma-Photon das LAT. Von den im Rahmen der Studien untersuchten Pulsaren sind die Schwächsten solche, von denen nur zwei Gamma-Photonen am Tag empfangen werden.

Fermi konnte aufklären, dass auch Pulsare mit Rotationsperioden im Bereich von Millisekunden Gammastrahlung aussenden können. Man geht nun davon aus, dass bei normalen Pulsaren und Millisekundenpulsaren trotz aller Unterschiede der gleiche Zusammenhang für die Abgabe der Gammastrahlung verantwortlich ist.

Die Strahlungsabgabe eines Pulsars führt zu einer allmählichen Reduzierung der Rotationsgeschwindigkeit, was letztlich zum Verlust des für einen Pulsar charakteristischen Abstrahlverhaltens führt. Im Radiowellenbereich bereits beobachtete Pulsare, die durch Materiezugewinn durch von einem nahen zweiten Objekt abgezogenes Material wieder ausreichende Rotationsgeschwindigkeit erreichten, waren auch für Fermi im Gammastrahlenbereich sichtbar.

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