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Erster Blick in das Innere eines Neutronensterns

Keine Bremse aus Gravitationswellen am Krebs-Pulsar

Krebsnebel © NASANASA/ STScI/ESA

Astronomen ist erstmals der direkte Blick in das Herz eines der bekanntesten Objekte am nächtlichen Himmel gelungen: dem Pulsar im Kern des Krebsnebels. Die Daten aus dem Inneren des Neutronensterns beantworteten dabei auch die seit langem offene Frage nach der Menge der Gravitationswellen, die ein so extrem energiereiches Himmelsobjekt ausstrahlt.

Der Krebsnebel, 6.500 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild des Stieres gelegen, entstand 1054 in einer spektakulären Supernova-Explosion. Das Licht dieses Ereignisses war mehr als drei Wochen lang sichtbar und heller als der Vollmond, das berichten Chroniken aus dem alten China. Heute ist davon ein sich schnell drehender Neutronenstern im Herzen des Krebsnebels geblieben, der zwei eng fokussierte Radiostrahlen aussendet, die auch die Erde passieren. Diese Leuchtturm-artig blinkenden Strahlen gaben dieser Klasse von Himmelsobjekten den Namen „Pulsar“.

„Der Krebspulsar dreht sich in einer Rate von 30 Mal pro Sekunde“, erklärt Graham Woan von der Universität von Glasgow, der zusammen mit Landry vom LIGO Hanford Observatorium die Studie leitete. „Doch seine Rotationsrate nimmt im Gegensatz zu der der meisten Pulsare sehr rapide ab. Das deutet darauf hin, dass er Energie in großen Mengen abstrahlt.“

Gravitationsstrahlung reicht nicht aus

Aber als was? Bisher gingen die Astronomen davon aus, dass die Energie eines solchen Neutronensterns in Gravitationswellen umgewandelt wird. Die Existenz dieser bisher nicht direkt nachweisbaren Wellenform wurde schon von Einstein postuliert und als eine Art „Rippel“ im Raum-Zeit-Gefüge beschrieben. Um sie nachzuweisen, wurde das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) entwickelt. Dafür werden mehrere Messstellen an weit auseinander liegenden Standorten in den USA zusammengekoppelt, um die extrem langwelligen „Rippel“ registrieren zu können.

Blick auf LIGO Interferometer in Livingston, USA © LIGO

Mithilfe dreier kombinierter Interferometer dieser Anlage hat nun ein internationales Forscherteam den Krebsnebel genauer unter die Lupe genommen und dabei vor allem nach Anzeichen für ein synchrones Signal von Gravitationswellen gesucht. Leider vergebens: „Die Ergebnisse belegen, dass nicht mehr als vier Prozent der Energie des Pulsars durch Gravitationsstrahlung verlorengeht“, so Landry.

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Für Gravitationswellen in der erhofften Form ist das viel zu wenig. Offenbar sind sie nicht die gesuchte Bremse, die den Pulsar in seiner Rotation verlangsamt. „Offenbar geht der Rest auf andere Mechanismen wie die Kombination von elektromagnetischer Strahlung und dem schnell rotierenden Magnetfeld des Neutronensterns zurück.“

„Röntgengerät“ für Pulsare

Doch trotz der Enttäuschung liefert das Ergebnis wichtige Informationen über die Struktur und das Verhalten von Pulsaren. Denn mithilfe des Gravitationswellen-Observatoriums können die Astronomen erstmals auch einen Blick in das Innere des Neutronensterns werfen.

„Dank LIGO können wir mehr als nur die Oberfläche sehen“, so Ben Owen, Astronom von der Pennsylvania State Universität. „Astronomen sehen jede Menge elektromagnetische Strahlen vom Krebsnebel, aber Pulsare sind so dicht, dass nicht einmal Röntgenstrahlen durch ihr Inneres dringen können. Aber Gravitationswellen kommen durch und daher ist unser Ergebnis der erste direkte Blick direkt hinein in das Herz eines Neutronensterns.“

(Penn State Universität, 03.06.2008 – NPO)

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