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Lexikon der Astronomie: SNR

Chandra-Röntgenbild des Krebsnebels mit Pulsar Das Akronym SNR steht für Supernova Remnant. Dies sind die Relikte oder Überreste von Supernovae (SN). SNRs sind mit GRBRs vergleichbar. Beide Phänomene zeigen Strukturen von expandierenden Schockwellen (blast waves) durch das interstellare Medium (ISM). Über Fermi-Prozesse können dabei ultra-hochenergetische Neutrinos gebildet werden.

Beispiel: Crab-Pulsar

Der bekannteste Supernovaüberrest ist wohl der Crabnebel im Sternbild Taurus (dt. Stier). Im Jahr 1054 ereignete sich hier eine Supernova, die von chinesischen Astronomen aufgezeichnet wurde. Diese Sternenexplosion ließ einen Neutronenstern als kompaktes Objekt übrig. Das Besondere an diesem Objekt (übrigens das erste Messier-Objekt, M1) ist, dass der rotierende Neutronenstern von der Erde aus als Pulsar beobachtet werden kann, der 30 Mal in der Sekunde um seine Achse rotiert. Damit gehört dieser Neutronenstern zu den Millisekundenpulsaren (Periodendauer 33 ms). Mehr noch: die Strahlung liegt im optischen Spektralbereich, so dass das charakteristische Blinken des Pulsars optisch beobachtet werden kann. Die mittlerweile weit in den interstellaren Raum expandierte, ellipsoidale Explosionswolke durchmisst etwa 7 Lichtjahre entlang der größeren Halbachse. Der Crabnebel ist 6300 Lj entfernt. Damit ist die scheinbare Größe des Nebels 6 × 4 Bogenminuten.
Die Abbildung oben rechts ist eine Röntgenfotografie des Crabnebels, die mit dem amerikanischen Röntgensatellit Chandra aufgenommen wurde (Credit: NASA/CXC/ASU/J.Hester et al. 2001). Der Pulsar ist mit der zentralen, hellen Punktquelle assoziiert. An seinen Polen entsteht ein Paarplasma, das vornehmlich aus Elektronen und Positronen besteht. Der schnell rotierende Neutronenstern beschleunigt dieses Material auf relativistische Geschwindigkeiten, also vergleichbar schnell wie das Licht! Man nennt dieses Material den Pulsarwind. Es bildet außerdem einen Jet, der ebenfalls als längliche Struktur von links unten nach rechts oben im Bild zu sehen ist. Das ausströmende Plasma trifft auf Material in der Umgebung. Auslaufende Schockwellen regen es zum Leuchten im Röntgenlicht an. So kommen die konzentrischen Ringe zustande, die unterschiedlich hell leuchten. Die ausgedehnte, diffuse Strahlung des Nebels rührt von Elektronen her: auf optischen Aufnahmen leuchten sie blau, aber wie dieses Chandra-Bild belegt, emittieren sie auch Röntgenstrahlung. Sie sind so heiß, dass sie thermisch im Röntgenlicht strahlen. Es gibt aber auch eine nicht-thermische Komponente, die Synchrotronstrahlung.

Die höchsten Lorentz-Faktoren im Universum!

Der zugrunde liegende Mechanismus für den Pulsarwind ist elektrodynamischer Natur: ein elektromagnetischer Energieausfluss, der so genannte Poynting-Fluss, reißt das Plasma mit sich, so dass es schon nach Durchlaufen einer kurzen Beschleunigungsstrecke gigantische Lorentz-Faktoren von 107 erreicht! Mit anderen Worten: Schnell rotierende Neutronensterne sind sehr effiziente, kosmische Teilchenbeschleuniger. Damit gehören die relativistischen Pulsarwinde sicherlich zu den faszinierendsten Objekten des Universums.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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