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Seltenes Doppelstern-System leuchtet im Gammastrahlen-Bereich

Mit NASA-Gammastrahlenteleskop "Fermi" seltenes Doppelsternsystem in unserer Galaxie entdeckt.
Mit NASA-Gammastrahlenteleskop "Fermi" seltenes Doppelsternsystem in unserer Galaxie entdeckt. ©NASA
Doppelstern-Systeme gibt es häufig in unserer Galaxie - aber nur ganz selten leuchten diese im Gammabereich.

Bisher kennt man nur rund ein halbes Dutzend davon. Ein internationales Forscherteam, darunter Astroteilchenphysiker der Universität Innsbruck, haben nun einen neuen Sternenzwilling in der Milchstraße entdeckt, der Gammastrahlung produziert. Erstmals konnte dabei mit Hilfe des NASA-Weltraumteleskops “Fermi” die Umlaufperiode primär aus den Gammastrahlungsdaten bestimmt werden, wie die Wissenschafter in der Wissenschaftszeitschrift “Science” berichten.

Mehrere Hypothesen über Entstehung

Es muss schon ein sehr ungleiches Paar einander umkreisen, damit hochenergetische Gammastrahlung produziert wird: konkret bestehen die bisher gefundenen sechs gammastrahlenden Binärsysteme aus einem massereichen Stern und einem Neutronenstern bzw. einem Schwarzen Loch – beides extrem dichte Überreste eines Stern. Es gebe mehrere Hypothesen, wie solche Systeme entstehen, so Olaf Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Uni Innsbruck im Gespräch mit der APA. Es könnte aus einem Doppelstern-System zweier massereicher Sterne entstanden sein, wobei einer der Partner zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch kollabiert ist. Weitaus unwahrscheinlicher, jedoch nicht auszuschließen sei, dass der Partner vom massereicheren Objekt quasi eingefangen wurde.

Die hochenergetische Gammastrahlung kommt durch die Wechselwirkung von Teilchen aus beiden Partnersternen zustande, so Anita Reimer vom Institut für Theoretische Physik der Uni Innsbruck, die ebenfalls an dem nun publizierten Projekt beteiligt war. Wahrscheinlich treffen niederenergetische Photonen aus dem Strahlungsfeld des massiven Sternes auf hochenergetische Elektronen aus der Umgebung des Neutronewnsterns bzw. Schwarzen Lochs. “Die dabei entstehenden Schockfronten und Turbulenzen ermöglichen Teilchenbeschleunigung bis zu extrem hohen Energien, eben im Gammastrahlenbereich”, so Reimer. Verändert sich der Abstand der beiden Objekte bei ihrem Umlauf, verändern sich auch die Bedingungen für die Teilchenbeschleunigung – und damit das beobachtete Signal im Gammastrahlenbereich.

Erstmals allein aus Gammastrahlensignalen Umlaufperiode bestimmt

Eines der wichtigsten Identifikations-Merkmale für solche Doppelstern-Systeme ist ihre Umlaufperiode (Periodizität). Bei den bisher entdeckten gammastrahlenden Doppelsternen war diese Umlaufzeit bereits aus den Messungen in anderen Wellenlängenbereichen (Radio-, Optischer- bzw. Röntgenbereich) bekannt und konnte mit den Gammastrahlensignalen verglichen werden. Bei dem nun entdeckten Doppelstern, von den Wissenschaftlern “1FGL J1018.6-5856” genannt, gelang es erstmals “allein aus den Gammadaten die Umlaufperiode zu bestimmen”, so Reimer. In anschließenden Nachbeobachtungen in anderen Wellenlängenbereichen wurden diese Daten bestätigt.

Obwohl erst so wenige derartige Objekte gefunden wurden, verhalten sich diese alle anders. “Wir können keine Klasse daraus basteln, von der wir genau wissen, wie sie sich verhält”, so Reimer. So sind etwa die Umlaufperioden der rund ein Dutzend bisher bekannten gammastrahlenden Doppelsterne völlig verschieden und reichen von etwa vier Tagen bis zu vier Jahren.

Die Beobachtung von Gammastrahlen ist ein noch relativ junger Zweig in der Astronomie. Sie erlaubt Einblicke in neue Phänomene im Universum, etwa gewaltigen Explosionen, Kollisionen von Sternen oder dem Verschwinden von Materie in Schwarzen Löchern.

(APA)

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