Erschöpfte Strahlung

Montag, 21. Juni 2010, 18:10 • Rubrik Sterne.

Schwerkraftfelder wirken regelrecht erschöpfend auf Strahlung. Diesen Effekt haben niederländische Astronomen erstmals anhand von heißen Sauerstoffatomen nachweisen können. Deren Strahlung, ausgesandt in der Nähe einer Sternleiche in den Außenbezirken der Milchstraße, kommt mit deutlichem Energieverlust im hiesigen Sonnensystem an.

Grafik: ESA

Das Phänomen demonstriere die exotischen Bedingungen in der Umgebung des dichten Neutronensterns, erläutert Oliwia Madej von der Universität Utrecht und vom Niederländischen Institut für Weltraumforschung. “Normalerweise senden heiße Sauerstoffatome Röntgenstrahlung einer ganz bestimmten Energie aus”, so die Astronomin. Durch die immense Schwerkraft und die Wechselwirkung mit dem Gas in der Umgebung der Sternleiche werde diese Signatur jedoch verschmiert.

Madej und ihre Kollegen konnten den Effekt in Beobachtungsdaten des europäischen Röntgensatelliten XMM-Newton nachweisen. Die Gruppe ließ das Weltraumteleskop dazu mehrere Stunden lang auf das System 4U 0614+091 starren. Das Binärsystem ist gut 10.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt und besteht aus einem Neutronenstern und einem Weißen Zwerg. Beides sind ausgebrannte Sterne, ersterer ist jedoch unter seinem eigenen Gewicht zu einer wenige Dutzend Kilometer großen Kugel zusammengesackt.

Dieser extrem dichte Neutronenstern saugt ständig Gas von seinem Begleiter ab, das sich in einem Materiestrudel sammelt und stark aufheizt. Der Strudel enthält beinahe vollständig ionisierte Sauerstoffatome (O-VIII), konnten Madej und Kollegen anhand der Strahlung nachweisen. Die zugehörige Röntgen-Emissionslinie ist jedoch zu höheren wie auch zu niedrigeren Energien verbreitert, berichtet die Gruppe in den “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”. Allein durch die Wechselwirkung mit dem heißen Materiestrudel lasse sich dieses Phänomen nicht erklären.

Die Erschöpfung von Strahlung im Schwerefeld eines ausgebrannten Sterns war bislang nur anhand von Eisenatomen beobachtet worden. Der zusätzliche Nachweis anhand von Sauerstoffatomen ermögliche eine besonders genaue Messung des Effekts, erläutert Madejs Kollege Peter Jonker, und damit vielleicht eine direkte Bestimmung des Neutronenstern-Durchmessers. “Auf jeden Fall sind unsere Beobachtungen ein wichtiger Schritt hin zu einem besseren Verständnis der extremen Bedingungen in der Umgebung und im Innern eines Neutronensterns.”

Forschung: Oliwia K. Madej und Peter G. Jonker, Sterrenkundig Instituut, Universiteit Utrecht, und SRON – Netherlands Institute for Space Research, Utrecht; und andere

Veröffentlichung Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (im Erscheinen); Preprint arXiv:1006.0004

WWW:
SRON – Netherlands Institute for Space Research
Gravitations-Rotverschiebung
Neutron Stars
XMM-Newton

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