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Pulsare: Geheimnisvolle Röntgenquelle in der Andromedagalaxie

Eine einzige Quelle nahe des Zentrums der Andromedagalaxie dominiert deren gesamte Abstrahlung im hochenergetischen Röntgenbereich. Neue Beobachtungen weisen auf einen Pulsar mit Akkretionsscheibe als Ursache hin.
Die Andromedagalaxie Messier 31Laden...

Bereits 2013 machten Astronomen nahe dem Zentrum unserer Nachbargalaxie Andromeda eine Quelle von Röntgenstrahlung aus. Das Objekt wurde mit dem Satelliten Swift der NASA entdeckt und erhielt deshalb die kryptische Bezeichnung Swift J0042.6+4112 – allerdings war zu diesem Zeitpunkt noch unklar, worum es sich dabei genau handelt. Sogar der Vorschlag, die gemessene Strahlung ginge auf mehrere Einzelquellen zurück, stand im Raum. In einer neuen Studie beobachteten Wissenschaftler diese Röntgenquelle nun abermals mit dem Nuclear Spectroscopic Telescope Array NuSTAR. Dabei erkannten sie, dass die gesamte abgestrahlte Energie von einem einzigen Objekt herrührt – vermutlich von einem Pulsar mit einer Akkretionsscheibe. Erstaunlich ist, dass diese Quelle bei hochenergetischer Röntgenstrahlung die komplette Andromedagalaxie dominiert. Ihre Untersuchungen veröffentlichten die Forscher im "Astrophysical Journal".

Die hellste Röntgenquelle in der Andromedagalaxie (Übersichtsaufnahme)Laden...
Die hellste Röntgenquelle in der Andromedagalaxie | Mit den Satelliten GALEX und NuSTAR entstanden diese Ansichten der Andromedagalaxie Messier 31 im Ultravioletten und im Röntgenlicht (Inset). Der blaue Punkt zeigt die hellste Röntgenquelle in M 31 an, es könnte sich um einen Pulsar handeln. Er befindet sich deutlich außerhalb des Zentrums der Andromedagalaxie.

Pulsare sind sehr dichte Überbleibsel von ehemals massereichen Sternen. Sie besitzen ein außerordentlich starkes Magnetfeld und rotieren schnell um ihre eigene Achse – oft viele Male pro Sekunde. Befindet sich ein solches Objekt in einem engen Doppelsystem mit einem Stern, so kann es durch seine große Schwerkraft Materie von seinem Partner abziehen. Dieses Gas sammelt sich dann zunächst in einer Akkretionsscheibe um den Pulsar, wo es durch Reibung an Drehimpuls verliert und schließlich ins Zentrum fällt. Dabei werden enorme Energiemengen frei, unter anderem in Form von Röntgenstrahlung, weshalb man dann auch von einem Röntgen-Pulsar spricht.

Ein solches Objekt halten die Wissenschaftler um Mihoko Yukita von der Johns Hopkins University in Baltimore (USA) nun für die Ursache der beobachteten Röntgenstrahlung in der Nähe des Zentrums der Andromedagalaxie. Zwar wurde diese Quelle schon oft untersucht, aber hauptsächlich bei niedrigen bis mittleren Energien, was einen Rückschluss auf die Herkunft der Strahlung schwierig machte. Erst der Röntgensatellit NuSTAR der NASA öffnete das Fenster hin zu sehr hohen Energien, was die Forscher in Verbindung mit den Daten des Satelliten Swift auf die richtige Spur brachte.

Das Überraschende an ihren Beobachtungen: Im hochenergetischen Röntgenbereich strahlt der vermeintliche Pulsar deutlich stärker als alle anderen Quellen in der gesamten Andromedagalaxie. Bisher war die Wissenschaftsgemeinde davon ausgegangen, dass Schwarze Löcher mit Akkretionsscheiben diese hohen Röntgenenergien dominieren würden. Eine wichtige Erkenntnis, so Ann Hornschemeier vom NASA Goddard Space Flight Center: "NuSTAR hat uns die allgemeine Bedeutung von Pulsarsystemen als Quellen von Röntgenstrahlung in Galaxien erkennen lassen. Die Möglichkeit, dass die hochenergetische Röntgenstrahlung von Andromeda durch ein einziges Pulsarsystem dominiert wird, trägt zu diesem wachsenden Verständnis bei."

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