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News: Wo ein Pulsar zum Teilchenbeschleuniger wird

KrebsnebelLaden...
Im Herzen des Krebsnebels wütet ein Pulsar – ein Objekt, das bei wenigen Kilometern Durchmesser mehr als eine Sonnenmasse in sich vereint. Mit seiner Energie hält es den ganzen Gas- und Staubkomplex um sich herum auf Trab. Wie und wo es das anstellt, wird nun dank einer Eigenschaft des Lichts etwas verständlicher.

Der Neutronenstern in dem rund 6500 Lichtjahre von uns entfernten Supernova-Überrest im Sternbild Stier dreht sich etwa dreißig Mal pro Sekunde um seine eigene Achse. Dabei verlangsamt er sich um 38 Nanosekunden pro Tag. Seine Kraft steckt er unter anderem in seinen Jet, der wie der Strahl eines Leuchtturms auch über unseren Planeten streift. Die scheinbaren Lichtimpulse decken das gesamte Spektrum von Radio- bis hin zu Gammawellenlängen ab.

Der KrebsnebelLaden...
Der Krebsnebel | Aufnahmen des Krebsnebels im sichtbaren Licht (rot) sowie im Röntgenbereich (blau) sind hier überlagert dargestellt. Inmitten der Gas- und Staubwolken lässt sich der Pulsar erkennen.
Der größte Teil seiner Rotationsenergie kommt allerdings seinen elektromagnetischen Feldern und den um ihn wehenden Gürtel aus extrem schnellen Teilchen zugute. Elektronen und möglicherweise auch andere Partikel beschleunigt er hier hundertmal effektiver als die besten Teilchenbeschleuniger auf der Erde. Bei den resultierenden Spitzengeschwindigkeiten und den extremen Magnetfeldern, die in der Umgebung des Pulsars vorherrschen, senden die Elektronen sehr energiereiche Strahlung aus.

Tony Dean von der University of Southampton und seine Kollegen kombinierten nun Daten aus 600 einzelnen Beobachtungen des Krebsnebels, die mit Hilfe des Spektrometers an Bord des Satelliten INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) entstanden waren. In der nicht gepulsten Strahlung aus der Nähe des Pulsars stießen sie auf linear polarisiertes Licht – hierin schwingen die elektromagnetischen Wellen alle in derselben Ebene senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung. Die Richtung der Polarisation stimmt zudem mit der Drehachse des Pulsars überein.

Im Zentrum von M1Laden...
Im Zentrum von M1 | Der Krebsnebel ist der Überrest eines Sterns, der am 4. Juli 1054 als Supernova explodierte. In dieser Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble ist seine innere Struktur abgebildet. Die verschiedenen Farben zeigen die verschiedenen chemischen Elemente in der expandierenden Gaswolke, zum Beispiel Wasserstoff (orange), Stickstoff (rot), Schwefel (rosa) und Sauerstoff (grün). Der Pulsar ist der untere der beiden nur mäßig hellen Sterne nahe der Bildmitte.
Die Elektronen, welche die polarisierten Photonen aussenden, müssen in einer Region mit einer gewissen Ordnung oder Symmetrie beschleunigt worden sein. Die Ergebnisse deuten darauf hin, erklären die Astronomen, dass die energiereichen Partikel in direkter Nähe zum Pulsar entstehen, denn weiter von ihm entfernt wäre die Struktur des Magnetfelds sehr komplex. In dem vermuteten Gebiet könnte das Magnetfeld vornehmlich eine donutförmige Gestalt annehmen, spekulieren sie. Diese Geometrie könnte auch für die gebündelten Licht- und Teilchenstrahlen verantwortlich sein. (mp)

© spektrumdirekt

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