Die extremsten Sterne im Universum sind etwas unerwarteter und mysteriöser geworden.
Wissenschaftler waren fassungslos, als sie sahen, wie ein „toter“ Neutronenstern mit einem der stärksten Magnetfelder im Kosmos unerwartet wieder zum Leben erwachte. Die Reaktivierung dieses hochmagnetischen Neutronensterns oder „Magnetars“ steht nicht im Einklang mit dem aktuellen Verständnis dieser exotischen Himmelsobjekte.
Das Team entdeckte die Rückkehr dieses Magnetars von den Toten, als es mithilfe der Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) seltsame Funksignale entdeckte, die vom der Erde am nächsten gelegenen bekannten Magnetar, XTE J1810-197, kamen, der sich etwa 8.000 Lichtjahre entfernt befindet. ) Parkes-Radioteleskop, Murriyang.
Es ist bekannt, dass die meisten Magnetare polarisiertes Licht aussenden, also Licht, dessen Wellen in eine bestimmte Richtung ausgerichtet sind. Die Ergebnisse des Teams zeigen, dass das Licht dieses Magnetars zirkular polarisiert ist und bei seiner Bewegung durch den Raum eine Spirale zu bilden scheint. Das ist nicht nur unerwartet, sondern auch völlig beispiellos.
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„Im Gegensatz zu den Radiosignalen, die wir von anderen Magnetaren beobachtet haben, sendet dieser große Mengen sich schnell ändernder Zirkularpolarisation aus“, sagte Teamleiter und CSIRO-Wissenschaftler Marcus Lower in einer Erklärung. „So etwas haben wir noch nie gesehen.“
XTE J1810-197 selbst für einen Magnetar extrem
So etwas haben wir noch nie gesehen. »
Magnetare entstehen wie alle Neutronensterne, wenn massereiche Sterne sterben. Wenn diesen Sternen in ihren Kernen der für die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium benötigte Treibstoff erschöpft ist, wird ihnen die Energie entzogen, die sie gegen den nach innen gerichteten Druck ihrer eigenen Schwerkraft unterstützte.
Als das Tauziehen zwischen Schwerkraft und Strahlungsdruck nach Millionen von Jahren endet, werden die äußeren Schichten des Sterns durch eine Supernova-Explosion nach außen geschleudert, was zum Verlust des größten Teils der Masse des sterbenden Sterns führt.
Zurück bleibt ein Sternkern mit einer Masse zwischen dem Ein- und Zweifachen der Sonnenmasse, der auf eine Breite von etwa 20 Kilometern kollabiert, was der Größe einer durchschnittlichen Stadt auf der Erde entspricht. Infolgedessen ist das Material, aus dem ein Neutronenstern besteht, so dicht, dass er, wenn nur ein Teelöffel davon zur Erde zurückgebracht würde, 10 Millionen Tonnen wiegen würde.
Der schnelle Zusammenbruch des Kerns führt auch dazu, dass der Neutronenstern seine Rotationsgeschwindigkeit dramatisch erhöht, ähnlich wie ein Schlittschuhläufer seine Arme zieht, um seine Rotation zu beschleunigen, allerdings in viel größerem Maßstab. Das bedeutet, dass sich einige neu entstandene Neutronensterne bis zu 700 Mal pro Sekunde drehen können.
Der Zusammenbruch dieses Sternkerns hat noch eine weitere Konsequenz. Die Magnetfeldlinien des sterbenden Sterns werden gebrochen, wodurch sich die Stärke des Magnetfelds verstärkt. Infolgedessen haben einige Neutronensterne Magnetfelder, die eine Billiarde (1 gefolgt von 15 Nullen) Mal stärker sind als das Magnetfeld der Sonne. Dies qualifiziert diese Neutronensterne für ihre eigene Kategorie, Magnetare.
Der Nachweis von Radiowellenimpulsen von Magnetaren ist äußerst selten, wobei der XTE J1810-197 nur einer der wenigen bekannten Magnetare ist, die solche Impulse erzeugen. XTE J1810-197 wurde erstmals im Jahr 2003 beim Aussenden von Radiowellen gesehen, doch dieser Magnetar blieb dann mehr als ein Jahrzehnt lang still.
Der Magnetar wurde 2018 vom 76-Meter-Lovell-Teleskop der Universität Manchester am Jodrell Bank Observatory erneut beim Aussenden von Radiowellen beobachtet. Es folgte Murriyang im australischen Wiradjuri Country, das von XTE J1810-197 aus beobachtet.
Obwohl diese Beobachtung völlig unerwartet ist, hat das Team eine Idee, warum dieser Magnetar solch ungewöhnliche Emissionen erzeugen könnte.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich über dem Magnetpol des Magnetars ein überhitztes Plasma befindet, das als Polarisationsfilter fungiert“, sagte Lower. „Wie Plasma dies genau bewirkt, muss noch ermittelt werden.“
Das 64-Meter-Murriyang-Teleskop ist mit einem hochmodernen Empfänger mit ultrabreiter Bandbreite ausgestattet, der von CSIRO-Ingenieuren entwickelt wurde und äußerst empfindlich auf Änderungen der Helligkeit und Polarisation über einen weiten Bereich von Radiofrequenzen reagiert. Dadurch ist es möglich, präzise Messungen einer Reihe von Himmelsobjekten, insbesondere Magnetaren, zu sammeln.
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Die Forscher hoffen, dass die fortgesetzten Beobachtungen von XTE J1810-197 mit Murriyang dazu beitragen werden, eine Reihe extremer, starker und ungewöhnlicher Magnetar-bezogener Phänomene, wie etwa die Plasmadynamik, schnell besser zu verstehen. Funkstöße.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.