Überfütterter Neutronenstern

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Extrem starke Magnetfelder könnten für eine Art „Überfütterung“ von Neutronensternen sorgen – und sie dadurch als extrem helle Röntgenquellen aufleuchten lassen. Das zeigt die Untersuchung von Archivdaten des US-amerikanischen Röntgensatelliten Chandra durch ein internationales Astronomenteam. Bei einer extrem hellen Röntgenquelle in der 28 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie M51 handelt es sich demnach um einen Neutronenstern, dessen Magnetfeld eine Stärke von einer Billiarde Gauß haben könnte. Dann könnte der Neutronenstern mehr Materie von einem Nachbarstern verschlingen, als normalerweise erlaubt, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

In den 1980er Jahren stießen die Himmelsforscher mit neuen Röntgenteleskopen auf extrem helle Röntgenquellen in den Außenbereichen ferner Galaxien. Zunächst hielten sie diese seltsamen Objekte für Schwarze Löcher, die Strahlung durch den Einfall von Materie erzeugen. Doch 2014 zeigten Beobachtungen erstmals, dass es sich nicht um Schwarze Löcher, sondern um Neutronensterne handelt – extrem dichte Überreste kollabierte Sterne. Auch Neutronensterne können Materie von einem benachbarten Stern aufsaugen und so Strahlung erzeugen.

„Aber es gibt eine Grenze dafür, wie viel Materie ein Neutronenstern aufnehmen kann“, erläutert Murray Brightman vom Forschungsinstitut Caltech im kalifornischen Pasadena. Denn die durch die einfallende Materie erzeugte Strahlung erzeugt einen Druck, der den weiteren Zustrom von Materie bremst und schließlich ganz stoppen kann. Doch die extrem hellen Röntgenquellen scheinen dieses „Eddington-Limit“ zu brechen – sie erzeugen mehr Strahlung als eigentlich erlaubt.

Brightman und seine Kollegen haben jetzt die von Chandra gesammelten Daten der extremen Röntgenquelle in M51 noch einmal genau analysiert. Dabei stießen sie auf eine charakteristische Abschwächung im Röntgenspektrum, die als „Zyklotron-Resonanzstreuung“ bezeichnet wird. Ursache für diese Absorptionslinie ist die Streuung elektrisch geladener Teilchen in einem starken Magnetfeld. Wenn es sich bei diesen Teilchen um elektrisch positive Protonen handelt, so argumentieren die Forscher, dann ist das Magnetfeld des Neutronensterns mit einer Billiarde Gauß stark genug, um eine Brechung des Eddington-Limits möglich zu machen.

Allerdings erlauben die Daten nicht festzustellen, welche Art von Teilchen dort im Magnetfeld gestreut wird. Es könnte sich auch um Elektronen handeln – und dann wäre das Magnetfeld zehntausend Mal schwächer. Zu schwach, um einen starken Zustrom von Materie gegen den Strahlungsdruck zu ermöglichen. Brightman und seine Kollegen planen deshalb jetzt weitere Beobachtungen an dieser und anderen extrem hellen Röntgenquellen, um die an der Zyklotron-Resonanzstreuung beteiligten Teilchen zu identifizieren.

Quelle: doi.org/10.1038/s41550-018-0391-6 Bildquelle: Nasa/CXC/Caltech/M. Brightman et al. 

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