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Autor: Thomas Weyrauch / 11. Januar 2009, 11:45 Uhr

Gammapulsare zahlreicher als erwartet

Seit seinem Start am 11. Juni 2008 hat das Gammastrahlen-Teleskop Fermi Strahlung von über 30 Pulsaren aufgefangen. Eine der bisher größten Überraschungen war, wie häufig die Aktivität von Pulsaren im Bereich der Gammastrahlung ist.

NASA
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In den bisher vier Monaten des wissenschaftlichen Einsatzes von Fermi mit seinem Hauptinstrument, dem Large Area Teleskop (LAT), wurden 12 bisher unbekannte Pulsare entdeckt, die ausschließlich auf Grund ihrer Gammastrahlenaussendung gesehen wurden, meldete die US-amerikanische Weltraumbehörde am 6. Januar 2009. Außerdem konnte Fermi Gammastrahlung von 18 weiteren Pulsaren auffangen, die man bisher nur im Radiowellenbereich beobachtet hatte. Gammasstrahlung von 6 bereits als im Gammastrahlenbereich aktiv erkannten Pulsaren, die schon vom Weltraumteleskop Compton der NASA beobachtet wurden, wurde ebenfalls empfangen.

Eine Darstellung des Himmels, so wie er von Fermi bisher durchmustert wurde, zeigt die Positionen verschiedenartiger Pulsare:
NASA

Bild vergrößernDer von Fermi durchmusterte Himmel
(Bild: NASA)
Die 13 orange dargestellten Pulsare wurden bei einer Suche ohne besondere Vorgaben gefunden. Die 7 magentafarben eingezeichneten Pulsare sind Millisekundenpulsare, die bisher im Bereich der Radiostrahlung beobachtet wurden, die 11 hellblau markierten sind junge Radiopulsare, und die 6 grün gekennzeichneten solche, die das Compton-Teleskop mit dem Instrument EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope) beobachten konnte.

Geladene Teilchen werden vom wirbelnden Magentfeld eines Pulsars fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, dabei entsteht die Gammastrahlung, vermutet man. Dieser Prozess läuft abhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Pulsars in mehreren hundert Kilometern über seiner Oberfläche, etwa im Abstand des zehn- bis zwanzigfachen seines Durchmessers, ab.

Von allen durch Fermi bisher beobachteten Pulsaren drehen sich 7 so schnell um sich selbst, dass sie zur ungewöhnlichen Klasse der Millisekundenpulsare gezählt werden. In einer Sekunde drehen sich diese mehrere hundert Mal um sich selbst.

Die im Radiowellenbereich empfangene Strahlung von Pulsaren hält man mittlerweile hinsichtlich der Strahlungsleistung von Pulsaren nur für die Spitze des Eisbergs. Die eigentlich leistungsmäßig maßgebliche Strahlung der Pulsare vermutet man nun im Bereich der Gammastrahlung. Um zu verstehen, was innerhalb und in der Umgebung von Pulsaren abläuft, ist eine Beobachtung im Gammastrahlenbereich angezeigt, so wie sie jetzt von Fermi durchgeführt wird.

Die breiter gefächerten Gammastrahlenimpulse und die unerwartet große Anzahl von strahlenden Objekten auch in Regionen, aus denen man keine Radiostrahlung empfängt, legen nahe, dass die Plusare die Gammastrahlung in einem deutlich breiteren Abstrahlwinkel (etwa 60 Grad) aussenden, als sie es im Fall der Radiostrahlung tun (etwa 10 Grad).

In der Animation ist die Radiostrahlung grün dargestellt, der Bereich der Gammastrahlungsentstehung violett, die Magnetfeldlinien um den Pulsar blau.


Gamma- und Radiostrahlung werden in unterschiedliche Richtungen gesendet
(Video: NASA)
Nimmt man an, man sei ein Beobachter auf der Erde und blickt in Richtung Pulsar, so wird klar, dass es durchaus möglich ist, dass man zwar die die Erde immer wieder streifende Gammastrahlung wird messen, aber die möglicherweise abgestrahlten Radiowellen auf der Erde nicht wird auffangen können.

Aus der Feststellung, dass die Spitzen der Radio- und der Gammastrahlung bei Pulsaren, von welchen man beide Strahlungsarten empfängt, nicht regelmäßig aufeinander folgen, schließt man, dass unterschiedliche Prozesse an unterschiedlichen Orten für die jeweilige Strahlung verantwortlich sein sollten.

Millisekundenpulsare in der jetzt gefundenen Anzahl zu entdecken, stellt einen entscheidenden Durchbruch dar. Diese Art von Pulsaren war bisher nur anhand ihrer Radiowellen- und Röntgenstrahlaussendung und durch vom mittlerweile abgeschalteten Compton-Teleskop empfangener Gammastrahlung gefunden worden. Die Millisekundenpulsare haben ihre hohe Umdrehungsgeschwindigkeit erst nach ihrer Entstehung aufgebaut, indem sie Gas von einem Begleitstern, mit dem sie einen Doppelstern bilden bzw. bildeten, abziehen, vermutet man. Alleinstehende Pulsare verlangsamen ihre Rotation allmählich.

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