Astronomie

Was ist ein Pulsar?

Was ist ein Pulsar?

was pulsar 300x300 - Was ist ein Pulsar?Pulsare sind tote Sterne, die erstmals in der Radioastronomie als regelmäßige Radiopulse entdeckt wurden. Astrophysiker haben sie seit ihrer ersten Entdeckung 1967 durch Jocelyn Bell im Sternbild Kleiner Fuchs untersucht. Das besagte Sternenbild ist etwas mehr als 2.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Viele andere Pulsare sind heute auch in der Milchstraße bekannt. Dazu gehören zum Beispiel die berühmten Krebs-Pulsare und Vela PSR B0833-45, besser bekannt als der Pulsar der Segel.

Tatsächlich wurden sie schon lange vor 1967 und ihrer ersten Beobachtung auch theoretisch untersucht, da es sich um Neutronensterne handelt und ihre Existenz 1933 von Zwicky und Baade vorhergesagt wurde. Die erste detaillierte theoretische Beschreibung von Neutronensternen wurde dann 1939 von Oppenheimer und Volkkoff vorgenommen. In den späten 1960er Jahren dann verstanden die Astrophysiker Franco Pacini und Thomas Gold, dass sich diese Objekte wie Jocelyn Bells Pulsare verhalten könnten.

Pulsare sind tote Sterne, die bei Supernova-Explosionen zurückbleiben

pulsare und tote sterne - Was ist ein Pulsar?Der Ausgangspunkt der Entwicklung einiger Sterne von mindestens 8 bis 10 Sonnenmassen, die beim gravitativen Kollaps zur Supernova SN II explodierten, sind Neutronensterne, deren Masse in der Größenordnung der Sonne liegt. Sie haben einen maximalen Durchmesser von einigen zehn Kilometern und ähneln einem gigantischen Atomkern. Ihre Dichte, das Gravitationsfeld und das Magnetfeld sind daher extrem und fast die gesamte Physik ist notwendig, um die Eigenschaften eines Neutronensterns zu verstehen: die allgemeine Relativitätstheorie natürlich, aber darüber hinaus auch die Magnetohydrodynamik, die Theorie der Suprafluidität und die Supraleitung.

Wie ihr Name schon sagt, senden Pulsare Radiowellen in einer schnellen und regelmäßigen Rate aus. Diese ist sogar so schnell, dass sie einst für Emissionen einer ET-Zivilisation gehalten wurden.

Um den Grund für dieses Phänomen zu verstehen, muss man wissen, dass sich alle Sterne um sich selbst drehen. Genauso wie die Rotationsgeschwindigkeit einer Schlittschuhläuferin zunimmt, wenn sie ihre Arme zu ihrem Körper zusammenführt, erhöht ein kollabierender Stern seine Rotationsgeschwindigkeit. Dies ist eine Folge der Erhaltung des kinetischen Moments, eines der grundlegendsten Gesetze der Physik. Ein Stern hat also ein Magnetfeld, das durch die Erhaltung des Flusses verstärkt werden muss, wenn er sich zusammenzieht.

Der heiße und dichte Kern eines Sterns, der zu einem Neutronenstern geworden ist, muss daher kurz nach seiner Entstehung ziemlich schnell rotieren. In Verbindung mit dem Magnetfeld wird ein Mechanismus ausgelöst, der den Stern zu einer starken Strahlung veranlasst, indem er einen Strahl von Radiowellen aussendet, der wie ein Leuchtturm gebündelt ist. Wenn dieser Strahl die Erdumlaufbahn kreuzt, manifestiert er sich in einem Radioteleskop als eine regelmäßige Serie von Pieptönen.

Pulsare und die allgemeine Relativitätstheorie

Die große Mehrheit der Pulsare hat eine Rotationsperiode zwischen 0,1 und 10 Sekunden. Da sie durch den Fluss der Radiowellen an kinetischer Energie verlieren, werden sie stetig langsamer und in einem Zeitraum von höchstens 10 Millionen Jahren wird ihre Rotationsgeschwindigkeit zu gering, um eine Radioübertragung zu erzeugen.

Pulsare, die ein Doppelsternsystem bilden, sind Sender von Gravitationswellen und werden allgemeiner verwendet, um die Effekte der allgemeinen Relativitätstheorie zu testen. Ein solches Doppelsternsystem hat es erstmals ermöglicht, diese Gravitationswellen indirekt nachzuweisen. 1993 erhielten Russell Hulse und Joseph Taylor den Nobelpreis für Physik für ihre Untersuchung des binären Pulsars PSR B1913+16. Sie wiesen einen mit den Bewegungen des Pulsars und seines Neutronensterns verbundenen Energieverlust nach, der der von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Menge an Gravitationswellen entspricht, die im gleichen Zeitraum abgestrahlt werden. Offensichtlich verringerten sich die Größe der Umlaufbahn des Pulsars und seine Umlaufzeit entsprechend dem Energieverlust in Form von Gravitationswellen.

Links und Quellen:

Urhebender Autor: Laurent Sacco

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