NASA: Astronomen entdecken einen entfernten und einsamen Neutronenstern

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NASA – May 29 – Astronomen haben erstmals außerhalb der Milchstraße eine spezielle Art von Neutronenstern entdeckt, die Daten des Chandra-Röntgen-Observatoriums der NASA und des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile nutzen.

Neutronensterne sind die ultradichten Kerne massereicher Sterne, die kollabieren und einer Supernova-Explosion unterliegen. Dieser neu identifizierte Neutronenstern ist eine seltene Varietät, die sowohl ein niedriges Magnetfeld als auch keinen stellaren Begleiter hat. Der Neutronenstern befindet sich innerhalb der Überreste einer Supernova – bekannt als 1E 0102.2-7219 (kurz E0102) – in der Kleinen Magellanschen Wolke, die 200.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Dieses neue zusammengesetzte Bild von E0102 erlaubt Astronomen, neue Details über dieses Objekt zu erfahren, das vor mehr als drei Jahrzehnten entdeckt wurde.

 

In diesem Bild sind die Röntgenstrahlen von Chandra blau und lila, und die Daten des sichtbaren Lichts aus dem Multi-Unit-Spectroscopic Explorer (MUSE) von VLT sind hellrot. Zusätzliche Daten vom Hubble-Weltraumteleskop sind dunkelrot und grün.

Sauerstoffreiche Supernova-Überreste wie E0102 sind wichtig, um zu verstehen, wie massereiche Sterne leichtere Elemente zu schwereren verschmelzen, bevor sie explodieren. Bis zu ein paar tausend Jahre nach der ursprünglichen Explosion enthalten sauerstoffreiche Überreste die Trümmer, die aus dem Inneren des toten Sterns ausgestoßen wurden. Diese Trümmer (sichtbar als eine grüne filamentartige Struktur in dem kombinierten Bild) werden heute beobachtet, wie sie durch den Raum rasen, nachdem sie mit Millionen von Meilen pro Stunde ausgestoßen wurden.

Chandra-Beobachtungen von E0102 zeigen, dass der Supernova-Überrest von einer großen ringförmigen Struktur in Röntgenstrahlen dominiert wird, die mit der Druckwelle der Supernova verbunden ist. Die neuen MUSE-Daten enthüllten einen kleineren Gasring (in leuchtendem Rot), der sich langsamer ausdehnt als die Druckwelle. In der Mitte dieses Rings befindet sich eine blaue punktförmige Quelle von Röntgenstrahlen. Zusammen wirken die kleine Ring- und Punktquelle wie ein himmlisches Bullauge.

 

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Die kombinierten Daten von Chandra und MUSE legen nahe, dass diese Quelle ein isolierter Neutronenstern ist, der vor etwa zwei Jahrtausenden bei der Supernovaexplosion entstanden ist. Die Röntgenenergie-Signatur oder das “Spektrum” dieser Quelle ist der der Neutronensterne sehr ähnlich, die in der Mitte von zwei anderen berühmten sauerstoffreichen Supernova-Überresten liegen: Cassiopeia A (Cas A) und Puppis A. Diese beiden Neutronensterne haben auch keine Begleitsterne. Der Mangel an Beweisen für ausgedehnte Radioemissions- oder gepulste Röntgenstrahlung, die typischerweise mit schnell rotierenden hochmagnetisierten Neutronensternen verbunden sind, weist darauf hin, dass die Astronomen die Röntgenstrahlung von der heißen Oberfläche eines isolierten Neutronensterns mit niedrigen Magnetfeldern erfasst haben. Ungefähr zehn solcher Objekte wurden in der Milchstraße entdeckt, aber dies ist das erste, das außerhalb unserer Galaxie entdeckt wurde. 

Aber wie ist dieser Neutronenstern in seiner jetzigen Position gelandet, scheinbar versetzt von der Mitte der kreisförmigen Hülle der Röntgenstrahlung, die durch die Druckwelle der Supernova erzeugt wurde? Eine Möglichkeit ist, dass die Supernovaexplosion in der Nähe der Mitte des Überrests stattfand, aber der Neutronenstern wurde in einer asymmetrischen Explosion mit einer hohen Geschwindigkeit von ungefähr zwei Millionen Meilen pro Stunde von der Stelle weggeschleudert. In diesem Szenario ist es jedoch schwierig zu erklären, warum der Neutronenstern heute durch den kürzlich entdeckten Gasring, der bei optischen Wellenlängen gesehen wird, so sauber umkreist wird. Eine andere mögliche Erklärung ist, dass sich der Neutronenstern langsam bewegt und seine aktuelle Position ungefähr dort ist, wo die Supernovaexplosion stattgefunden hat. In diesem Fall kann das Material im optischen Ring entweder während der Supernovaexplosion oder durch den verlorenen Vorläuferstern bis zu einigen tausend Jahren zuvor ausgestoßen worden sein. 

Eine Herausforderung für dieses zweite Szenario ist, dass die Explosionsstelle weit entfernt von der Mitte des Überrests liegt, wie durch die ausgedehnte Röntgenemission bestimmt. Dies würde eine besondere Reihe von Umständen für die Umgebung von E0102 bedeuten: zum Beispiel eine Höhle, die durch Winde des Vorläufersterns vor der Supernova-Explosion und Variationen der Dichte des interstellaren Gases und Staubs, der den Rest umgibt, geschnitzelt wurde. Zukünftige Beobachtungen von E0102 bei Röntgen-, optischen und Radiowellenlängen sollen Astronomen helfen, dieses aufregende neue Rätsel des einsamen Neutronensterns zu lösen. Ein Papier, das diese Ergebnisse beschreibt, wurde in der April-Ausgabe von Nature Astronomy veröffentlicht und ist online verfügbar. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, leitet das Chandra-Programm für das NASA-Direktorium für die wissenschaftliche Mission in Washington. Das Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, kontrolliert Chandras Wissenschafts- und Flugbetrieb.

 

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