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Gammastrahlen-Astronomie: Ein Jahr Pulsarjagd mit Fermi

Weltraumteleskop GlastLaden...
Glast auf der JagdLaden...
Glast auf der Jagd | Das Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST), das inzwischen den Namen Fermi trägt, soll die Quellen von Gammastrahlung im Weltall aufspüren. Die Forscher erhoffen sich dadurch neue Erkenntnisse über zentrale Fragen der Astronomie.
Ein Jahr nach dem Start des Gammastrahlenteleskops Fermi (ursprünglich GLAST) der US-Weltraumbehörde NASA, ziehen zwei Forscherteams eine sehr positive Zwischenbilanz. 16 neue Pulsare wurden bisher mit Fermi entdeckt. Bei acht bereits bekannten Millisekundenpulsaren wurde zum ersten Mal Gammastrahlung nachgewiesen.

Am 11. Juni 2008 war das Weltraumteleskop an Bord einer Delta-II-Rakete vom US-Weltraumbahnhof Cape Canaveral gestartet. Aufgabe des Hightech-Fernrohrs ist es, die energiereichsten Objekte im Weltall zu erforschen. Dazu gehören Pulsare, Aktive Galaktische Zentren und vermutete "kosmische Katastrophen" wie die Kollision zweier Schwarzer Löcher. Zu diesem Zweck beobachtet Fermi Gammastrahlung, den Bereich elektromagnetischer Wellen mit der höchsten Energie, in einem Spektrum von 300 Megaelektronvolt bis 1 Gigaelektronvolt.

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Karte der durch Fermi gefundenen Pulsare | In dieser Karte sind alle durch das Fermi-Weltraumteleskop neu entdeckten Pulsare (gelbe Kreise) enthalten, sowie erstmals beobachtete Gammastrahlung von bekannten Millisekundenpulsaren (rosa Kreise). Im Hintergrund lässt sich das Band der galaktischen Ebene erkennen. Das ursprünglich schlicht GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) genannte Gammastrahlen-Teleskop ist seit dem 11. Juni 2008 im All. Neben Pulsaren untersucht der Satellit auch Schwarze Löcher und Supernova-Überreste.
Pulsare sind Neutronensterne, die bis auf einen Durchmesser von 20 Kilometern kollabierten Überreste von Sternen bis acht Sonnenmassen. Nahe den beiden Polen ihres extrem starken Magnetfelds senden sie zwei gebündelte Strahlen elektromagnetischer Wellen aus. Da die Rotationsachse der Sternleichen nicht mit der Achse des Magnetfelds übereinstimmt, kommt die Strahlung in Form von Pulsen auf der Erde an – immer dann wenn einer der Strahlungskegel über uns hinwegstreicht. Die meisten der Objekte rotieren mit einer Periode von Sekunden. Millisekundenpulsare benötigen jedoch nur tausendstel Sekunden für eine Umdrehung.

Die abgegebene Strahlung umfasst ein sehr breites Gemisch von Wellenlängen. Die meisten der mehr als 1800 bekannten Pulsare wurden über ausgesandte Radiowellen gefunden. Diese werden von allen Pulsaren erzeugt und lassen sich relativ einfach durch die Auswirkungen des schnell rotierenden Magnetfelds auf das umgebende Plasma erklären.

Allerdings enthalten die Spektren vieler Pulsare ebenso energiereiche Röntgen- und Gammastrahlung, über deren Ursprung unterschiedliche Theorien existieren. Derart hochenergetische Photonen können nur von Teilchen ausgesandt werden, die annähernd auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wurden. Sie zu beobachten ist allerdings schwer, da ihre Anzahl im Vergleich zu den energieschwachen Photonen der Radiostrahlung gering ist. Von den entferntesten beobachteten Pulsaren erreichen Fermi gerade einmal zwei Gammaphotonen pro Tag.

Mit seiner hohen Empfindlichkeit konnte Fermi erstmals auch Gammastrahlung bei einigen Millisekundenpulsaren feststellen. Das weist Theorien zurück, die davon ausgehen, dass bei diesen Objekten grundsätzlich andere physikalische Abläufe vonstatten gehen. Weitere Messungen des Teleskops könnten entscheidend dazu beitragen, die Physik von Pulsaren besser zu verstehen.

Ralf Strobel

Aufnahme eines Pulsars mit Fermi

Hier wurden etliche Fermi-Aufnahmen des Pulsars Vela (PSR 0833-45) aus einem Zeitraum von sechs Wochen überlagert und zu einer Animation eines einzelnen Umlaufs zusammengefügt. Tatsächlich gibt die Sternleiche 11 solcher Doppelpulse pro Sekunde ab. Im Hintergrund ist die galaktische Ebene erkennbar.

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