Astronomen haben lang gehegte Annahmen über Pulsare widerlegt und entdeckt, dass diese schnell rotierenden toten Sterne Radiosignale nicht nur von ihren Polen, sondern auch von den äußersten Rändern ihrer magnetischen Reichweite aussenden. Dieser Befund stellt jahrzehntelange etablierte Theorien in Frage und offenbart ein weitaus komplexeres Verhalten dieser extremen kosmischen Objekte.
Was sind Pulsare?
Pulsare sind eine Art Neutronenstern – die kollabierten Kerne massereicher Sterne, denen der Treibstoff ausgegangen ist. Durch die Implosion entsteht ein Objekt, das so dicht ist, dass ein Teelöffel voll auf der Erde 10 Millionen Tonnen wiegen würde. Dieser Kollaps erzeugt außerdem unglaublich starke Magnetfelder und dreht den Stern bis zu 700 Mal pro Sekunde.
Während sich diese Sterne drehen, schießen Strahlungsstrahlen von ihren Magnetpolen aus und streichen wie ein Leuchtturmstrahl über das Universum. Diese „kosmischen Leuchttürme“ beobachten wir als Pulsare, und ihre präzise Rotationsgeschwindigkeit macht sie zu zuverlässigen „Uhren“ zur Zeitmessung im Universum.
Die neue Entdeckung: Funkemissionen von den Rändern
Das Forschungsteam analysierte Radiobeobachtungen von 200-Millisekunden-Pulsaren (sehr schnell rotierenden Pulsaren) sowie Gammastrahlendaten. Sie fanden heraus, dass etwa ein Drittel dieser Pulsare Radiowellen aus mehreren Regionen rund um den Stern aussenden, nicht nur von den Polen. Im Gegensatz dazu zeigen nur 3 % der langsamer rotierenden Neutronensterne ein ähnliches Verhalten.
Die Korrelation zwischen diesen entfernten Radioemissionen und Gammastrahlenexplosionen, die vom Fermi-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurden, bestätigte, dass beide aus denselben unpolaren Gebieten um die Pulsare stammen. Dies bedeutet, dass die Funksignale nicht auf die schmalen Strahlen beschränkt sind, die traditionell mit Pulsaren in Verbindung gebracht werden.
Die Rolle aktueller Blätter
Der Schlüssel zu diesem Phänomen scheinen „Stromschichten“ zu sein – wirbelnde Ströme geladener Teilchen, die weit über die Magnetpole des Pulsars hinausreichen. Es war bereits bekannt, dass diese Blätter Gammastrahlenemissionen erzeugen, und jetzt ist klar, dass sie auch Radiowellen erzeugen.
Das Team geht davon aus, dass Millisekundenpulsare Radiowellen sowohl von ihren Polen als auch von diesen entfernten Stromschichten aussenden. Dies erklärt, warum einige Pulsare unregelmäßige Radiowellenmuster aufweisen: Das beobachtete Signal hängt davon ab, wie der Pulsar relativ zur Erde ausgerichtet ist.
Implikationen für Erkennung und Forschung
Diese Entdeckung hat erhebliche Auswirkungen. Man geht nun davon aus, dass Pulsare leichter zu erkennen sind, da Radiowellen über einen größeren Bereich von Richtungen abstrahlen. Dies ist besonders wichtig für die Gravitationswellenforschung, die auf zeitlich genau abgestimmte Pulsarsignale angewiesen ist.
„Da wir Signale sowohl von der Oberfläche der Sterne als auch vom äußersten Rand ihrer magnetischen Reichweite erfassen, zeigt diese Studie, dass diese winzigen, sich schnell drehenden Sterne noch komplexer und überraschender sind, als wir dachten“, sagte Simon Johnston, Teammitglied bei CSIRO.
Die genauen Mechanismen, die hinter der Entstehung von Radiopulsen in der Ferne von Neutronensternen stehen, bleiben jedoch ein Rätsel. Das Verständnis dieses Prozesses ist entscheidend für die Nutzung von Pulsaren als präzise astronomische Instrumente.
Im Wesentlichen zeigt die Forschung, dass Pulsare weitaus dynamischer und unvorhersehbarer sind als bisher angenommen, was eine Neubewertung bestehender Modelle erfordert.
