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Astrophysik: Magnetfeld der Superlative entdeckt

Ein ultraleuchtstarker Pulsar hat einen kosmischen Rekord gebrochen. Sein Magnetfeld ist das stärkste, das bislang nachgewiesen wurde.
Künstlerische Darstellung eines ultra-hellen Röntgenpulsars

In rund 22 000 Lichtjahren Entfernung von der Erde kreist ein Pulsar, dessen Magnetfeld alles bisher bekannte in den Schatten stellt. Seine Feldstärke beträgt 1,6 Milliarden Tesla – zum Vergleich: Ein handelsüblicher Hufeisenmagnet bringt es auf 0,1 Tesla, ein leistungsstarkes MRT auf 3 Tesla. Die außergewöhnliche Messung gelang einer Arbeitsgruppe um Ling-Da Kong von der Chinesischen Akademie für Wissenschaften mit Hilfe subtiler Veränderungen der starken Röntgenstrahlung des Neutronensterns, wie sie in den »Astrophysical Journal Letters« schreibt.

Bei Swift J0243.6+6124 handelt es sich um ein Doppelsternsystem, das 2017 als Ursache eines Strahlenausbruchs mit extremer Helligkeit und Energie entdeckt wurde. Analysen ergaben, dass es sich bei dem Neutronenstern um einen ultraleuchtstarken Pulsar handelt: die einzige Röntgenquelle in unserer Galaxie, die in diese Kategorie der ultrahellen Strahlungsquellen fällt. Bisherige Thesen legten nahe, dass sie ebenso starke Magnetfelder haben müssten. Swift J0243.6+6124 ist zudem das einzige Beispiel in der Milchstraße für einen Röntgenpulsar mit einem Begleitstern, der ihn mit Materie versorgt, die schnell genug ist, um von seinen Polen aus radioemittierende Materiestrahlen zu erzeugen.

Um den Pulsar näher zu untersuchen, richtete das Team das chinesischen Röntgenteleskop Insight-HXMT in dessen Richtung aus. Die Daten zeigten eine auffällige Absorptionslinie im Röntgenspektrum der Pulsarstrahlung im Energiebereich von 146 Kiloelektronenvolt. Zudem wies sie charakteristische Merkmale einer so genannten Zyklotron-Resonanzstreuung auf. Sie tritt auf, wenn Elektronen im Magnetfeld eines Himmelskörpers extrem gestreut und beschleunigt werden. Treffen sie auf Röntgenstrahlen, absorbieren sie bestimmte Anteile dieser Strahlung. Aus der Energie, die bei dieser Absorptionslinie auftritt, kann man die Magnetfeldstärke im Umfeld des Pulsars ableiten.

Kong und Co maßen extrem hohe Energiewerte der Zyklotron-Resonanzstreuung, was auf ein entsprechend gigantisches Magnetfeld hinwies. Die Werte übertrafen jedenfalls alle bislang bekannten Werte. Weitere Untersuchungen der freigesetzten Röntgenstrahlung zeigen, dass der Pulsar wohl kein Dipol-Magnetfeld wie die Erde besitzt, sondern dass es mehrpolig sein könnte.

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