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Kosmischer Kanibalismus : Tödlicher Tanz der Schwarzen Witwe

  • -Aktualisiert am

Die Radiostrahlung des Pulsars PSR B1957+20 (im Hintergrund) durchquert eine Wolke aus dem Material seines Partners, eines Braunen Zwergs. Bild: Mark A. Garlick / Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics, University of Toronto

Ein Riesenteleskop, neueste Technik und ein physikalischer Glücksfall liefern den bislang schärfsten Blick auf ein Sternsystem, in dem sich eine Tragödie abspielt.

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          Ein Drama spielt sich ab im Sternbild Pfeil, und für einen der Beteiligten wird es tödlich enden. Vor 30 Jahren bereits entdeckten Astronomen dort, 6500 Lichtjahre von der Erde entfernt, ein höchst ungewöhnliches Sternsystem und gaben ihm den Namen „Schwarze Witwe“: Ähnlich wie die gleichnamige Webspinne „frisst“ ein Stern im Doppelsternsystem „PSR B1957+20“ seinen Partner auf. Nun gelang einem Team um Robert Main von der University of Toronto in Kanada der bislang schärfste Blick auf den Akt des kosmischen Kannibalismus. Dabei halfen ihnen das 300 Meter große Radioteleskop in Arecibo auf Puerto Rico und ein bemerkenswerter physikalischer Effekt.

          Auf Aufnahmen großer Teleskope erscheint PSR B1957+20 nur als unscheinbares Lichtpünktchen. Es ist das Restleuchten eines ehemaligen Riesensterns, der sein Leben vor langer Zeit in einer Supernovaexplosion aushauchte und sein Dasein seither als kompakter Neutronenstern fristet: Bei einem Durchmesser von höchstens 30 Kilometern besitzt er mehr als die anderthalbfache Masse der Sonne. Gleichzeitig wirbelt er mehr als 600 Mal pro Sekunde um seine Achse und schleudert dabei elektromagnetische Strahlung und geladene Teilchen einem Leuchtturm gleich in einander gegenüberliegenden Strahlungskegeln ins All. Trifft ein solcher Kegel die Erde, registrieren Astronomen einen kurzen Strahlungspuls – daher der Name „Pulsar“.

          Zerstörerische Partnerschaft

          Schon bald nach der Entdeckung des Pulsars war aufgefallen, dass die Intensität der Pulse von PSR B1957+20 schwankt. Schuld ist sein Begleiter, ein sogenannter Brauner Zwerg – also ein kühler, zu klein geratener Stern. In nur neun Stunden umkreist dieser den Pulsar in rund zwei Millionen Kilometer Entfernung. Das ist etwa fünfmal so weit wie der Abstand der Erde zum Mond. In astronomischen Maßstäben ist das System sehr klein, es würde problemlos in die Sonne passen. Die Konsequenzen des engen Tanzes sind für den Braunen Zwerg unangenehm: Seine dem Pulsar zugewandte Seite ist 5000 Grad Celsius heißer als die abgewandte, und der Pulsarwind aus geladenen Teilchen bläst seine Gashülle langsam, aber sicher ins All. Das ganze System ist deshalb von einer Wolke aus Plasma, also elektrisch leitendem Gas, umhüllt.

          Die neuen Beobachtungen könnten auch eine Erklärung für die Natur mysteriöser Radioblitze liefern, deren physikalischer Ursprung bislang weitgehend unklar ist.

          Diese Wolke muss das Radiolicht des Pulsars durchdringen. Dabei geschieht Merkwürdiges: Statt die Intensität der Strahlung zu schwächen, verstärkt das Gas die Pulsarpulse bei einigen Frequenzen bis auf das Achtzigfache der Normalintensität. Diese Verstärkungen geschehen innerhalb von Millionstelsekunden – das „Flackern“ des Pulsarlichts ist so schnell, dass es den Astronomen bislang entgangen war. Erst Main und sein Team konnten es mit modernster Auslesetechnik sichtbar machen. Dabei stellten die Astronomen fest, dass die Verstärkungen nicht zufällig auftreten, sondern kurz bevor und nachdem der Pulsar von dem dichtesten Teil der Gaswolke bedeckt wird. Ihre Erklärung: Die Dichteunterschiede in der Wolke wirken auf Radiowellen wie Glaslinsen auf Licht: Überlappen sich die auf unterschiedliche Wege gelenkten Radiowellen, so sieht der Beobachter einen besonders hellen Radiopuls.

          Wie ein Haar auf dem Mars

          Die Plasmalinse verstärkt das Radiolicht aber nicht nur, sie vergrößert auch: So war es den Forschern möglich, mit Hilfe der zeit- und frequenzabhängigen Schwankungen der Radiostrahlung deren genauen Ausgangspunkt auf ungefähr zehn Kilometer in der den Pulsar umgebenden Magnetosphäre auszumachen. Zehn Kilometer große Details in einer Entfernung von 6500 Lichtjahren zu erkennen ist in etwa so, als würde man von der Erde aus die Dicke eines Haares auf dem Mars vermessen. Die Beobachtung stellt damit einen Rekord in der Radioastronomie dar.

          Die Astronomen um Main hoffen nun, mit dieser Technik noch genauere Details des Sternsystems sehen zu können. Zudem könnte ihre Entdeckung helfen, ein anderes Rätsel der modernen Radioastronomie zu lüften. Seit einigen Jahren beobachten Astronomen an verschiedenen Stellen des Himmels ultrakurze, aber extrem leuchtkräftige Ausbrüche von Radiostrahlung. Wie sie entstehen, ist derzeit noch unklar. Bei einigen dieser „Fast Radio Bursts“ hat man festgestellt, dass ihre Quellen in fernen Galaxien liegen. Das bedeutet, dass zu ihrer Entstehung gewaltige Energien nötig sein müssen – denn sind die Quellen sehr hell und dennoch extrem weit entfernt, müssen sie enorm leuchtkräftig sein. Plasmalinsen bieten vielleicht eine Erklärung: Auch ein nicht ganz so leuchtkräftiges Objekt könnte durch ihre Hilfe für irdische Astronomen sehr hell erscheinen.

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