Eine Brille auf den Sternenhimmel setzen, um verborgene Himmelskörper sichtbar zu machen? Wissenschaftsteam entdeckt den hellsten Pulsar!

Am 3. Mai veröffentlichte Nature News eine Neuigkeit: Astronomen haben bestätigt, dass ein Objekt, von dem man einst dachte, es befinde sich in einer weit entfernten Galaxie, tatsächlich der hellste extragalaktische Pulsar aller Zeiten ist.

Was ist ein Pulsar? Einfach ausgedrückt ist ein Pulsar ein rotierender Neutronenstern, aber nicht alle rotierenden Neutronensterne sind Pulsare, da die überwiegende Mehrheit (fast alle) Neutronensterne rotiert.

Eine sehr bemerkenswerte Eigenschaft von Neutronensternen besteht darin, dass sie von ihren magnetischen Polen aus starke Strahlung abgeben. Die Magnetpole fallen nicht mit der Rotationsachse des Pulsars zusammen, sondern sind durch einen gewissen Abstand voneinander getrennt. Auf diese Weise fegt die elektromagnetische Strahlung, wenn sich der Neutronenstern einmal um die eigene Achse dreht, wie ein Leuchtturm durch den Raum. Wenn dieser Strahlungsimpuls über die Erde fegt, wird er vom Radioteleskop der Erde erfasst und man entdeckt einen neuen Pulsar.

Genauer gesagt ist ein Pulsar ein rotierender Neutronenstern, dessen Energiestrahlung von den magnetischen Polen über die Erde streicht und der zu einem Neutronenstern wird. Da Neutronensterne sehr klein sind und im Allgemeinen einen Radius von etwa 10 Kilometern haben, wären sie ohne diese Pulsstrahlung nur schwer zu erkennen.

Pulsare rotieren sehr schnell. Der erste Pulsar wurde 1967 entdeckt. Der Zeitabstand zwischen jeweils zwei Pulsen betrug lediglich 1,337 Sekunden, was bedeutet, dass sich dieser Pulsar alle 1,337 Sekunden einmal dreht. Von allen weltweit entdeckten Pulsaren beträgt das längste Pulsintervall nur 11,765735 Sekunden und das kürzeste nur 0,0014 Sekunden.

Die Impulse eines Pulsars ähneln dem Puls eines Menschen oder einer Uhr und wiederholen sich mit großer Präzision und einer sehr stabilen Periode immer wieder. Anfangs waren die Menschen von diesem Phänomen verwirrt und dachten, Außerirdische würden uns Signale senden, daher wurde der erste Pulsar „Kleiner grüner Mann Nr. 1“ genannt.

Später stellten die Wissenschaftler nach sorgfältiger Beobachtung und Analyse fest, dass es sich um einen rotierenden Neutronenstern handelte. Pulsare sind im Universum weit verbreitet und weltweit wurden bereits über 3.000 entdeckt. Zu den Aufgaben des in Guizhou errichteten „China Sky Eye“ (500-Meter Aperture Spherical Radio Telescope) gehört die Suche nach Neutronensternen, von denen bislang mehr als 500 gefunden wurden.

Die magische Pulsar-„Brille“ Dieser neu entdeckte Pulsar ist etwas ganz Besonderes. Er befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke, 163.000 Lichtjahre von uns entfernt. Es handelt sich um eine Zwerggalaxie, also eine relativ kleine Galaxie. Sie ist gravitativ an die Milchstraße gebunden und somit eine Satellitengalaxie der Milchstraße. Es gibt etwa 10 Milliarden Sterne und viele davon sind supermassereiche Sterne. Beispielsweise befindet sich der bisher massereichste Stern, R136A1, in dieser Galaxie.

Da der Puls dieses Pulsars beispiellos breit und hell ist, ist seine Helligkeit mindestens zehnmal so hoch wie die anderer Pulsare außerhalb der Milchstraße, was völlig im Widerspruch zum Pulsprofil eines typischen Pulsars steht. Aus diesem Grund hat niemand jemals angenommen, dass es sich um einen Pulsar handelt, sondern man glaubte, es handele sich um eine weit entfernte Galaxie.

Da es im Weltraum so viele Sterne und Galaxien gibt, senden auch die Kerne der Galaxien starke Strahlungsimpulse aus. Dieser Pulsar ist im dichten Sternenhimmel verborgen und die von ihm ausgesendeten Pulssignale sind weitaus stärker als die der in der Vergangenheit entdeckten Pulsare, sodass er von den Forschern ignoriert wurde.

Die ersten, die vermuteten und bestätigten, dass es sich um einen Pulsar handelte, waren Yuanming Wang, ein Astrophysiker der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation of Australia, und sein internationales Team. Sie nutzten Australiens Square Kilometer Array Pathfinder Telescope, um in den Daten der „Variables and Slow Transients“-Umfrage Hinweise zu finden. Zusammen mit der Forschung an einigen anderen Radiowellenquellen hegten sie den starken Verdacht, dass es sich bei dieser Radioquelle nicht um eine Galaxie, sondern um einen Neutronenstern handelte.

Die Methode, mit der dieser Pulsar schließlich identifiziert wurde, bestand darin, den Weltraum mit einer „Brille“ zu betrachten. Dabei handelte es sich nicht um die uns bekannte Brille, sondern um ein Computerprogramm. Dieses Programm basiert auf dem Unterschied zwischen Pulsarstrahlung und Strahlung anderer Himmelskörper. Es blockiert Licht, das für Pulsare nicht charakteristisch ist, genau wie ein Filtertuch anderes Streulicht herausfiltert, sodass der Pulsar aus dem Meer aus Licht hervorsticht.

Pulsarstrahlung ist typischerweise stark polarisiert und schwingt zum Teil kreisförmig. Nur sehr wenige andere Objekte sind auf diese Weise polarisiert, und das Verfahren besteht darin, nur Licht mit zirkular polarisierten Wellenlängen durchzulassen. Die Ergebnisse zeigten, dass dies der hellste extragalaktische Pulsar ist, der jemals entdeckt wurde. Die Breite seines Pulses ist mehr als doppelt so groß wie die anderer bekannter Pulsare in der Großen Magellanschen Wolke und seine Helligkeit ist mehr als zehnmal so hoch wie die aller anderen bisher entdeckten Pulsare.

Auf dem Bild oben können wir erkennen, dass die Verwendung dieses Programms dem Tragen einer polarisierten Brille gleicht. Das Sternenlicht am Himmel verschwindet plötzlich und der Pulsar wird durch das „betrügerische“ Licht am Himmel „entlarvt“.

Diese „Brillen“-Technologie bietet breite Anwendungsmöglichkeiten. Der hellste jemals registrierte Pulsar wurde PSR J0523-7125 genannt. Die Forschungsergebnisse wurden am 5. Mai 2022 im weltweit renommierten „Astrophysical Journal“ veröffentlicht. Auch andere Teleskope weltweit, wie etwa das MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika, haben die Ergebnisse bestätigt.

Neben diesen Errungenschaften interessiert sich die Wissenschaft vor allem für die „Brillen“-Technologie zur Entdeckung von Neutronensternen.

„Dieser Pulsar wurde trotz seiner sehr hellen Helligkeit aufgrund seiner ungewöhnlichen Eigenschaften in Studien übersehen“, sagte Tara Murphy, Radioastronomin an der Universität von Sydney in Australien und Co-Autorin des Artikels. „Dies ist das erste Mal, dass wir systematisch nach der Polarisation in einem Pulsar gesucht haben, und wir freuen uns darauf, mit dieser Technik weitere Pulsare zu entdecken.“

Die amerikanische Radioastronomin Yvette Cendes sagte, dass Pulsare flüchtige Himmelskörper seien und Polarisationsdaten dabei helfen würden, die Quelle des Objekts einzugrenzen. Zudem zeigten sie, dass diese Technologie das Potenzial habe, in Zukunft auch andere flüchtige Objekte zu identifizieren.

Ich bin davon überzeugt, dass die Technologie dieser „Brille“ immer weiter ausgereifter wird und künftigen astronomischen Beobachtungen noch mehr nützliche Erkenntnisse und Inspirationen bringen wird. Mithilfe dieser Technologie wird zumindest die Entdeckung von Pulsaren schneller, zahlreicher und genauer sein. Wenn unser Sky Eye diese Technologie ebenfalls nutzt, werden wir meiner Meinung nach schneller mehr Pulsare entdecken können.

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