Alle 4 Millisekunden sendet ein toter Stern einen starken Strahlungsstrahl in Richtung unseres Planeten aus. Keine Sorge - mit der Erde wird alles gut. Es ist der winzige Begleiter des toten Sterns, der in Schwierigkeiten steckt.
In einer neuen Studie beschreiben Wissenschaftler dieses unglückselige Doppelsternsystem – eine seltene Klasse von Himmelsobjekten, die als Schwarze-Witwen-Pulsare bekannt sind. Wie die Kannibalenspinne, von der diese Art von System ihren Namen hat, scheint das größere Mitglied des Paares darauf bedacht zu sein, seinen kleineren Begleiter zu verschlingen und zu zerstören (weibliche Spinnen sind oft größer als männliche). Eine schnelle Aufnahme lässt jedoch lange auf sich warten, der große Star scheint seinen Partner viel langsamer zu töten. Über Hunderte oder Tausende von Jahren saugte der größere Stern Materie aus der Umgebung des kleineren Sterns auf und überschüttete den kleineren Stern gleichzeitig mit blitzenden Energiestrahlen, die noch mehr Materie in den Weltraum schleuderten.
Es ist möglich, dass der größere Stern eines Tages den kleineren vollständig absorbieren kann, sagte die Hauptautorin der Studie, Emma van der Wateren, Postdoktorandin am Niederländischen Institut für Radioastronomie (ASTRON), gegenüber Live Science. Aber vorher hoffen Wissenschaftler, dieses seltsame System zum Laufen zu bringen. Die Autoren der Studie hoffen, dass dieser Pulsar ihnen durch die Überwachung der überraschend stetigen Pulse des größeren Sterns auf plötzliche Anomalien helfen wird, seltene Wellen im Gewebe der Raumzeit zu erkennen, die als Gravitationswellen bekannt sind.
Wissenschaftler entdeckten das Sternensystem J0610-2100 etwa 10 Lichtjahre von der Erde entfernt im Jahr 000, als sie sein periodisches Pulsieren mit einem Radioteleskop beobachteten. Die Forscher verknüpften das System mit einem Pulsar, einer Art kleiner, dichter, kollabierender Stern, der sehr schnell rotiert.
Diese toten Sterne sind stark magnetisiert und senden bei Rotation elektromagnetische Strahlen von ihren Polen aus. Wenn einer dieser Strahlen auf die Erde gerichtet wird, ähnelt der Effekt einem Leuchtturm: Das Licht blinkt an und aus, wenn der Strahl uns passiert. Wenn das Licht alle 10 Millisekunden oder weniger aufblitzt (wie J0610-2100, das alle 3,8 Millisekunden aufblitzt), fällt der Stern in eine noch seltenere Kategorie, die als Millisekundenpulsar bezeichnet wird.
Viele Millisekundenpulsare teilen ihre Umlaufbahnen mit sonnenähnlichen Begleitsternen, die die Pulsare langsam verschlingen. Wenn Pulsare rotierende Materiescheiben absorbieren, die von einem Begleitstern ausgestoßen werden, leuchten sie in Röntgenstrahlen, die in der ganzen Galaxie entdeckt werden können.
Und manchmal kann ein Pulsar seinem Begleiter mehr abverlangen, als ihm zusteht. Wenn der Begleitstern des Pulsars eine Masse hat, die weniger als ein Zehntel der Masse der Erdsonne beträgt, wird ein solches Sternensystem als "Schwarze Witwe"-Pulsar bezeichnet.
J0610-2100 war der dritte jemals entdeckte Pulsar der Schwarzen Witwe und scheint einer der hungrigsten zu sein. Die Studie ergab, dass der Begleitstern des Pulsars eine Masse von nur 0,02 der Masse der Sonne hat und den Pulsar etwa alle sieben Stunden umkreist. Wissenschaftler analysierten 16 Jahre Radioteleskopdaten von diesem Kannibalen-Sternensystem. Obwohl das System eine unverkennbare Ähnlichkeit mit einem Pulsar der Schwarzen Witwe aufweist, stellte das Team überrascht fest, dass ihm einige charakteristische Merkmale fehlten. Zum Beispiel hat das Sternensystem nie eine sogenannte Funkverdunkelung gezeigt, ein fast universelles Phänomen für andere Pulsare der Schwarzen Witwe. In 16 Jahren zeigte das Sternensystem auch niemals zeitliche Abweichungen – plötzliche winzige Abweichungen im Timing des Pulsars im Vergleich zu den Vorhersagen der Astronomen.
Laut Van der Vateren ist das Fehlen dieser beiden gemeinsamen Phänomene schwer zu erklären. Vielleicht ist die Sichtlinie für diesen Pulsar so verschoben, dass die Radiofinsternis für bodengestützte Teleskope einfach nicht sichtbar ist, oder vielleicht emittiert der Begleitstern des Pulsars nicht so viel wie andere bekannte Pulsare, die diese Merkmale aufweisen. Aber auf jeden Fall ist dieses Schwarze-Witwen-System unglaublich stabil und vorhersagbar, was es zu einem idealen Kandidaten für die Erkennung von Gravitationswellen macht, sagen die Forscher.
Diese Wellen (zuerst von Albert Einstein vorhergesagt) treten auf, wenn die stärksten Objekte im Universum interagieren – zum Beispiel, wenn Schwarze Löcher oder Neutronensterne kollidieren. Die Wellen oszillieren mit Lichtgeschwindigkeit durch Zeit und Raum und verzerren auf ihrem Weg das Gewebe des Universums.
Eine Möglichkeit, wie Astronomen hoffen, Gravitationswellen zu entdecken, ist die gleichzeitige Überwachung von Dutzenden von Millisekunden-Pulsaren mit Systemen, die als Pulsar-Synchronisations-Arrays bezeichnet werden. Wenn etwa zur gleichen Zeit jeder Pulsar im Array plötzlich eine zeitliche Unregelmäßigkeit erfährt, könnte dies darauf hindeuten, dass etwas Massives wie eine Gravitationswelle ihre Pulse auf ihrem Weg zur Erde gestört hat. Das macht die Entdeckung von äußerst vorhersagbaren Schwarzen-Witwen-Pulsaren wie diesem so wichtig.
Pulsare der Schwarzen Witwe, die aufgrund ihrer Radiofinsternisse und zeitlichen Anomalien normalerweise zu temperamentvoll sind, sind selten gute Kandidaten für die Detektion von Gravitationswellen. Aber J0610-2100 könnte eine Ausnahme sein – und seine bloße Existenz legt nahe, dass es andere relevante Ausnahmen geben könnte.
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