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Mit dem H.E.S.S.-Observatorium in Namibia hat ein internationales Forschungsteam die bislang energiereichsten Gammastrahlen von einem Pulsar entdeckt, einem ausgebrannten, toten Stern. Die registrierte Strahlung hat rund zehn Billionen Mal so viel Energie wie sichtbares Licht. Die Beobachtung l\u00e4sst sich nur schwer mit der g\u00e4ngigen Theorie zur Erzeugung solcher gepulsten Gammastrahlung vereinbaren, wie das internationale Team in der Zeitschrift \u201eNature Astronomy\u201c berichtet.<\/p>\n
Pulsare sind die \u00fcbrig gebliebenen Reste von Sternen, die spektakul\u00e4r in einer Supernova explodiert sind. Die Explosion hinterl\u00e4sst einen winzigen, toten Stern mit einem Durchmesser von nur etwa 20 Kilometern, der extrem schnell rotiert und mit einem enormen Magnetfeld ausgestattet ist. \u201eDiese toten Sterne bestehen fast ausschlie\u00dflich aus Neutronen und sind unglaublich dicht: Ein Teel\u00f6ffel ihres Materials wiegt mehr als f\u00fcnf Milliarden Tonnen, was etwa dem 900-fachen Gewicht der Gro\u00dfen Pyramide von Gizeh entspricht\u201c, erkl\u00e4rt H.E.S.S.-Wissenschaftlerin Emma de O\u00f1a Wilhelmi von DESY, Mitautorin der Ver\u00f6ffentlichung.<\/p>\n
Wie eine Art kosmische Leuchtt\u00fcrme senden Pulsare kreisende Strahlen ins All. Wenn ihr Strahl \u00fcber unser Sonnensystem hinwegfegt, sehen wir in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden Strahlungsblitze. Diese Blitze lassen sich bei zahlreichen Wellenl\u00e4ngen des elektromagnetischen Spektrums beobachten, von den Radiowellen bis zur Gammastrahlung. Nach der g\u00e4ngigen Theorie stammt die Strahlung von schnellen Elektronen, die von den starken Magnetfeldern des Pulsars beschleunigt und abgelenkt werden. Die Elektronen bewegen sich dabei von der Oberfl\u00e4che des Pulsars nach au\u00dfen bis zum Rand seiner Magnetosph\u00e4re. \u201eAuf ihrer Reise nach au\u00dfen nehmen die Elektronen Energie auf und setzen sie in Form der beobachteten Strahlung frei\u201c, sagt Ko-Autor Bronek Rudak vom Astronomischen Zentrum Nikolaus Kopernikus (CAMK PAN) in Polen. Der Bereich, in dem dies geschieht, wird Lichtzylinder genannt.<\/p>\n
Der Vela-Pulsar befindet sich am S\u00fcdhimmel im Sternbild Vela (Segel des Schiffes). Er ist der hellste Pulsar im Radioband des elektromagnetischen Spektrums und die hellste anhaltende Quelle kosmischer Gammastrahlung im Giga-Elektronenvolt-Bereich. Er rotiert etwa elfmal pro Sekunde. Oberhalb einiger Giga-Elektronenvolt (GeV) endet seine Strahlung jedoch abrupt, vermutlich weil die Elektronen das Ende der Magnetosph\u00e4re des Pulsars erreichen und aus ihr entweichen.<\/p>\n
Doch wie sich nun herausstellte, ist das noch nicht alles: H.E.S.S. hat eine neue Komponente der Strahlung bei noch h\u00f6heren Energien registriert. Diese kosmischen Gammaquanten besa\u00dfen eine Energie von bis zu 20 Tera-Elektronenvolt (TeV). \u201eDas ist etwa 200 Mal energiereicher als s\u00e4mtliche Strahlung, die bisher von diesem Objekt gemessen wurde\u201c, sagt Ko-Autor Christo Venter von der North-West University in S\u00fcdafrika. Diese neu entdeckte Komponente tritt synchron zur Strahlung im GeV-Bereich auf. Um diese enormen Energien zu erreichen, m\u00fcssten die Elektronen jedoch st\u00e4rker beschleunigt werden als dies eigentlich in der Magnetosph\u00e4re m\u00f6glich ist. Und dabei muss der Rhythmus der Emission intakt bleiben.<\/p>\n
\u201eDieses Ergebnis stellt unser bisheriges Wissen \u00fcber Pulsare in Frage und erfordert ein \u00dcberdenken der Theorie von der Funktionsweise dieser nat\u00fcrlichen Beschleuniger\u201c, sagt Arache Djannati-Atai vom Astroteilchen- und Kosmologie-Labor APC in Frankreich, der die Forschung geleitet hat. \u201eDas traditionelle Schema, wonach die Teilchen entlang der Magnetfeldlinien innerhalb oder leicht au\u00dferhalb der Magnetosph\u00e4re beschleunigt werden, kann unsere Beobachtungen nicht ausreichend erkl\u00e4ren. Vielleicht sind wir Zeugen der Beschleunigung von Teilchen durch die sogenannte magnetische Rekonnexion jenseits des Lichtzylinders, bei dem das Rotationsmuster noch irgendwie erhalten bleibt? Aber selbst dieses Szenario tut sich schwer mit der Erzeugung solch extrem energiereicher Strahlung.\u201c Die Theoretikerinnen und Theoretiker m\u00fcssen daher neue Modelle entwickeln.<\/p>\n
Wie auch immer die Erzeugung der Strahlung abl\u00e4uft, h\u00e4lt der Vela-Pulsar neben anderen Superlativen nun offiziell den Rekord als Pulsar mit der energiereichsten Gammastrahlung, die bislang von einem solchen Objekt entdeckt worden ist. \u201eDiese Entdeckung \u00f6ffnet ein neues Beobachtungsfenster f\u00fcr die Entdeckung anderer Pulsare im Bereich von einigen Dutzend Tera-Elektronenvolt mit aktuellen und zuk\u00fcnftigen empfindlicheren Gammateleskopen und ebnet damit den Weg f\u00fcr ein besseres Verst\u00e4ndnis der extremen Beschleunigungsprozesse in stark magnetisierten astrophysikalischen Objekten\u201c, sagt Djannati-Atai.<\/p>\n
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Quelle: Innovations-Report & Welt der Physik<\/p>\n
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