Illustration eines Black-Widow-Pulsars und seines Begleitsterns. (NASA Goddard Flight Center) In unserer Galaxie lauern einige seltsame Objekte, und Astronomen haben gerade einen extremen neuen Kandidaten in etwa 3.000 bis 4.000 Lichtjahren Entfernung entdeckt.
Nach der Untersuchung mysteriöser Lichtblitze, die von dem System ausgehen, haben Forscher etwas entdeckt, von dem sie vermuten, dass es sich um einen schwer fassbaren Stern der „Schwarzen Witwe“ handelt – einen sich schnell drehenden Stern Drücken Sie das am Leben gehalten wird, indem es seinen kleineren Begleitstern langsam verschlingt.
Schwarze Witwenpulsare sind bestenfalls selten – wir wissen nur davon ein Dutzend oder mehr davon in der Milchstraße. Aber dieses hier scheint eines der extremsten und wohl bizarrsten Beispiele für das Phänomen zu sein, das wir je gefunden haben.
Das Doppelsternsystem mit dem Namen ZTF J1406+1222 hat die kürzeste Umlaufzeit aller Zeiten: Die „Schwarze Witwe“ und ihre Beute umkreisen einander alle 62 Minuten.
Noch seltsamer ist, dass das System offenbar einen dritten, weit entfernten Stern beherbergt, der etwa 12.000 Jahre braucht, um die beiden anderen zu umkreisen.
„Dieses System ist wirklich einzigartig, was schwarze Witwen angeht, weil wir es mit sichtbarem Licht gefunden haben, und wegen seines breiten Begleiters und der Tatsache, dass es aus dem galaktischen Zentrum stammt.“ sagt der leitende Forscher und Physiker Kevin Burdge vom Department of Physics des MIT.
Pulsare entstehen, wenn die Kerne massereicher Überriesensterne zu Neutronensternen kollabieren. Wenn diese Neutronensterne stark magnetisiert sind und sich schnell drehen, werden sie zu dem, was wir Pulsar nennen.
Wie ultrahelle Leuchttürme im Universum drehen sich Pulsare extrem schnell und senden Röntgen- und Gammastrahlen in Abständen von mehr als einer Sekunde bis hin zu Zeiträumen, die in Millisekunden gezählt werden können, auf uns zu. Normalerweise drehen sich Pulsare schnell und sterben jung, weil sie so viel Energie abgeben.
Aber wenn ein vorbeiziehender Stern nah genug herankommt, kann der Pulsar langsam wie ein riesiger Parasit Material aus ihm heraussaugen und so genug Energie absaugen, um sich weiter zu drehen und den anderen Stern zu ernähren, bis er ihn verschlingt.
„Diese Systeme werden Schwarze Witwen genannt, weil der Pulsar das Ding, das ihn recycelt hat, quasi verzehrt, so wie die Spinne ihren Partner frisst.“ sagt Burdge .
In der Vergangenheit wurden Astronomen durch Gammastrahlen oder Röntgenstrahlen – hochfrequente Strahlung, die vom Pulsar selbst ausgesandt wurde – auf diese Schwarzen-Witwen-Systeme aufmerksam gemacht.
Aber das Team nutzte eine neue Technik, um ZTF J1406+1222 zu finden: Sie suchten nach sichtbarem Licht, das von dem gefressenen Stern ausging.
Es stellt sich heraus, dass die „Tag“-Seite des Begleitsterns, der mit der Schwarzen Witwe verbunden ist, um ein Vielfaches heißer werden kann als die „Nacht“-Seite, und diese extreme Helligkeitsschwankung kann festgestellt werden.
Um diese Idee zu testen, verwendeten die Forscher Daten der Zwicky Transient Facility, einem Observatorium in Kalifornien, und konnten die uns bereits bekannten Black Widow-Systeme finden und bestätigen, dass die Technik funktioniert.
Dann machten sie sich auf die Suche nach neuen schwarzen Witwen und stießen auf ZTF J1406+1222, bei dem der Begleitstern alle 62 Minuten seine Helligkeit um den Faktor 13 ändert.
Dies ist das erste Mal, dass ein Black-Widow-Pulsar auf diese Weise gefunden wurde, und das ist einer der Gründe, warum die Entdeckung so aufregend ist.
(NASA Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde)
Oben: Die Gammastrahlen (Magenta) der Schwarzen Witwe erhitzen die feurige „Tag“-Seite des Sterns.
Der andere Teil ist natürlich das mysteriöse System, auf das sie gestoßen sind.
Der Black-Widow-Pulsar und seine Beute sind nicht nur in der engsten kannibalischen Spirale gefangen, die bisher gesehen wurde, sondern als das Team die Messungen des Sterns mit dem Sloan Digital Sky Survey noch einmal durchging, sahen sie, dass das System von einem verfolgt wurde seltener kühler Subzwergstern mit niedriger Metallizität , der den Doppelstern scheinbar nur alle 12.000 Jahre umkreist.
Die Anwesenheit dieses weit entfernten dritten Sterns könnte das System zu einer noch nie dagewesenen „dreifachen“ schwarzen Witwe machen, und Astronomen rätseln darüber, wie die Anlage überhaupt entstanden sein könnte.
Basierend auf aktuellen Beobachtungen haben Burdge und seine Kollegen eine wenige Ideen . Doppelsternsysteme der Schwarzen Witwe entstehen aus einer dichten Konstellation alter Sterne, die als Kugelsternhaufen bekannt ist.
Eine der führenden Hypothesen ist, dass, wenn dieser spezielle Sternhaufen in das Zentrum der Milchstraße driftet, die Schwerkraft unseres Zentrums zunimmt schwarzes Loch könnte die Gruppe auseinandergerissen haben, während nur die dreifache schwarze Witwe verschont blieb.
„Es ist ein kompliziertes Geburtsszenario“ sagt Burdge . „Dieses System schwebt wahrscheinlich schon länger in der Milchstraße herum als die Sonne.“
Noch merkwürdiger ist, dass das Team ZTF J1406+1222 zwar mit sichtbarem Licht erkennen konnte, es aber im Rückblick auf Gamma- und Röntgenstrahlen nicht wirklich sehen konnte – was darauf hindeutet, dass es sich möglicherweise überhaupt nicht um eine Schwarze Witwe handelt.
„Das Einzige, was wir mit Sicherheit wissen, ist, dass wir einen Stern sehen, dessen Tagseite viel heißer ist als die Nachtseite und der alle 62 Minuten etwas umkreist.“ sagt Burdge .
„Alles scheint darauf hinzudeuten, dass es sich um eine Black-Widow-Binärdatei handelt.“ Aber es gibt ein paar seltsame Dinge daran, also ist es möglich, dass es etwas völlig Neues ist.“
Das Team plant, das System weiterhin zu beobachten, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, was vor sich geht.
Interessanterweise könnte es ein erstklassiger Kandidat sein, um mehr darüber zu erfahren Neutronenstern-Kick-Physik . Astronomen wissen, dass Neutronensterne bei ihrer Entstehung einen „Kick“ bekommen, der sie mit hoher Geschwindigkeit davonrasen lässt.
Es ist jedoch nicht vollständig geklärt, woher dieser Kick kommt. Die seltsame Geburtsgeschichte dieses mysteriösen Systems könnte Licht in die Frage bringen.
„Es gibt immer noch vieles, was wir darüber nicht verstehen.“ Aber wir haben eine neue Art, nach diesen Systemen am Himmel zu suchen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .