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Studie untersucht massiven „Spinnen“-Pulsar

Gepoolte Röntgen- und optische Orbitallichtkurven von J2215. Weniger fein gruppierte Lichtkurven werden durch verblasste Markierungen dargestellt. Bildnachweis: Sullivan und Romani, 2024.

Astronomen der Stanford University in Kalifornien haben gemeinsame Röntgen- und optische Beobachtungen eines massiven „Spinnen“-Pulsars mit der Bezeichnung PSR J2215+5135 durchgeführt. Ergebnisse der Beobachtungskampagne, vorgestellt in einem Artikel, der am 22. Mai auf dem Preprint-Server veröffentlicht wurde arXivliefern weitere Hinweise auf die Natur dieses Pulsars.

Die am schnellsten rotierenden Pulsare, also solche mit Rotationsperioden von weniger als 30 Millisekunden, werden Millisekundenpulsare (MSP) genannt. Die Forscher gehen davon aus, dass sie in Doppelsternsystemen entstehen, wenn sich die zunächst massereichere Komponente in einen Neutronenstern verwandelt, der dann durch Materialansammlung vom Sekundärstern rotiert.

Eine Klasse extremer Doppelsternpulsare mit halb entarteten Begleitsternen trägt den Spitznamen „Spinnenpulsare“. Diese Objekte werden weiter als „Schwarze Witwen“ klassifiziert, wenn der Begleiter eine extrem geringe Masse hat (weniger als 0,1 Sonnenmassen), während sie, wenn der Sekundärstern schwerer ist, als „Redbacks“ bezeichnet werden.

Bei Spinnenpulsaren bestrahlen Gammastrahlung und relativistische Windpartikel des Pulsars den Begleiter und vertreiben so einen massiven Sternwind. Beobachtungen zeigen, dass, wenn der Pulsarwind und der Begleitwind kollidieren, sie den sogenannten intrabinären Schock (IBS) bilden.

PSR J2215+5135 (oder kurz J2215) befindet sich etwa 9.800 Lichtjahre entfernt und ist ein MSP der Roten Spinne mit einer Rotationsperiode von 2,61 Millisekunden und einer Rotationsleistung von etwa 50 Dezillionen Erg/s. Der Neutronenstern des Systems hat eine Masse von etwa 2,24 Sonnenmassen, während die Masse des Begleitsterns auf etwa 0,3 Sonnenmassen geschätzt wird. Die Umlaufzeit von J2215 beträgt 4,14 Stunden und seine Dispersionsmessung beträgt 225,6 pc/cm3.

Kürzlich nutzten Andrew Sullivan und Roger Romani von der Stanford University die Raumsonde XMM-Newton der ESA, um J2215 genauer unter die Lupe zu nehmen. Basierend auf den XMM-Newton-Daten erstellten sie Orbitallichtkurven von J2215 und modellierten damit die Eigenschaften des Systems.

Die neuen Beobachtungen ergaben, dass der Neutronenstern von J2215 eine Masse von etwa 2,15 Sonnenmassen hat und dass der Begleitstern jährlich 0,0003 Erdmassen an Masse verliert. Daher rechnen die Forscher damit, dass J2215 zu einem isolierten MSP werden könnte.

Basierend auf der Röntgenanalyse von J2215 stellten die Forscher fest, dass das IBS immer noch den Pulsar umhüllt. Dies ist typisch für Redbacks, da in solchen Systemen der Begleitwind den Pulsarwind dominiert, sodass sich der IBS um den Pulsar wickelt, während bei Black Widows der IBS das Begleitobjekt umhüllt.

Die Studie ergab außerdem, dass sich J2215 etwa 10.800 Lichtjahre entfernt befindet und seine Rotationsleistung 52 Dezillionen Erg/s beträgt. Die Autoren des Papiers spekulieren, dass das IBS des J2215 einen Großteil seiner Rotationskraft wiederverarbeiten könnte.

Mehr Informationen:
Andrew G. Sullivan et al., Eine gemeinsame Röntgen- und optische Studie des Massive Redback Pulsar J2215+5135, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.13889

Zeitschrifteninformationen:
arXiv

© 2024 Science X Network

Zitat: Studie untersucht massiven „Spinnen“-Pulsar (1. Juni 2024), abgerufen am 2. Juni 2024 von https://phys.org/news/2024-05-massive-spider-pulsar.html

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By rb8jg

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