Millisekunden-Pulsare: Doppelsternsystem gibt Einblick in Entstehung

astronews.com Redaktion

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Astronomen haben in rund 4.000 Lichtjahren Entfernung ein bislang einzigartiges Doppelsternsystem entdeckt, bei dem es sich vermutlich um eine lange gesuchte Zwischenphase bei der Entstehung von sogenannten Millisekunden-Pulsaren handelt. Diese rotierenden Neutronensterne sind die sich am schnellsten um die eigene Achse drehenden Objekte im Universum. (25. Mai 2009)

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Luzifix

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Ein bißchen beängstigend finde ich schon, daß sich hier noch niemand geäußert hat. Deshalb frage ich mal ganz naiv: Weshalb fliegt ein Doppelstern bei einer Supernovae nicht in tausend Stücke oder wenigstens häte ich angenommen, daß er in die Ferne katapultiert wird? Meine Gravitationsphantasie sagt mir, daß das ungefähr so ein Impuls sein muß, als würde der große Schöpfer des Universums einen Elfmeter mit so einer Sonne schießen.

Nun ist ja aber klar, daß es solche Objektpaare gibt. Müßte man nicht annehmen, daß die beobachteten Paare erst nach der Supernovae zusammengefunden haben? Wie kriegt man das raus? (Hoffentlich kommt jetzt nicht wieder was mit DM-determiniert. )
 

mac

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Hallo Luzifix,

Ein bißchen beängstigend finde ich schon, daß sich hier noch niemand geäußert hat. Deshalb frage ich mal ganz naiv: Weshalb fliegt ein Doppelstern bei einer Supernovae nicht in tausend Stücke oder wenigstens häte ich angenommen, daß er in die Ferne katapultiert wird? Meine Gravitationsphantasie sagt mir, daß das ungefähr so ein Impuls sein muß, als würde der große Schöpfer des Universums einen Elfmeter mit so einer Sonne schießen.
ganz so einfach scheint mir diese Frage nicht beantwortbar.

Allein die radialsymmetrisch emittierte Strahlungsenergie von 1E44?? Joule (http://en.wikipedia.org/wiki/Supernova#Core_collapse) wäre, wenn sie sich komplett in Bewegungsenergie umsetzen ließe, (was nicht der Fall ist) unterhalb von ca. 0,7 AE Abstand für eine Auffangfläche wie bei unserer Sonne ausreichend, um einem 0,5 M0 Stern gegenüber einem (noch?) 10 M0 Stern die Flucht zu ermöglichen. Darauf will ich aber gar nicht hinaus, weil mir dazu eben einige Informationen zur Umsetzung von Photonen in kin.Energie fehlen und der ganze SN-Prozess noch ziemlich unsicher beschreibbar scheint.

Viel wichtiger im hier angesprochenen Zusammenhang scheint mir die derzeit geltende Annahme, daß bei einem solchen Kollaps durch einen nicht genau radialsymmetrischen Ablauf der entstehende Neutronenstern einen Kick bekommt, der ihm im Mittel gut 400 km/s verpaßt und daß ist fast immer schneller, als die Fluchtgeschwindigkeit in einem solchen System.
Siehe dazu:
http://www.astronews.com/news/artikel/2006/06/0606-003.shtml
http://www.unibe.ch/unipress/heft115/beitrag1.html

Es werden sich somit wohl ziemlich viele (das ist aber nicht gleichzusetzen mit ‚alle‘) Neutronensterne bereits direkt nach ihrer explosiven ‚Geburt‘ auf der Flucht aus ihrem System befinden.

Das von Dir angesprochene Einfangszenario ist allerdings auch bei atronomischen Maßstäben extrem unwahrscheinlich, weil es nur dann mit sehr geringer Chance funktioniert, wenn mindestens drei, grob ähnlich schwere Partner darin auf engstem Raum verwickelt sind. Selbst wenn weniger als 0,1% aller Neutronensterne in ihrem System bleiben können, ist es immer noch extrem viel wahrscheinlicher daß wir hier ein solches 'ursprüngliches' System beobachten.

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Hallo,

um einmal die Wahrscheinlichkeit einer solch ‚nahen‘ Begegnung etwas handfester zu beziffern, folgende Rechnung:

Annahme: Die Begegnung soll mit einem kleineren Abstand als 0,05 AE stattfinden. Ein Radius von 0,05 AE bedeckt eine Kreisfläche von 1,7E20 m^2

In unserer Milchstrasse wird die Sternendichte im Abstand zwischen 4,5 und 9,5 kiloParsec vom galaktischen Zentrum mit 0,02 Sternen pro Kubikparsec angegeben.

Nehmen wir mal, völlig unnatürlich groß, einen Würfel an, mit ca. 15000 Parsec (ca. 49000 Lichtjahre) Kantenlänge, gefüllt mit Sternen in dieser mittleren Dichte, dann haben wir rund 68E9 Sterne, bzw Sphären mit 0,05 AE Radius, projeziert auf eine Fläche des Würfels von 2,15E41 m^2.

Mit 68E9 Sphären a 1,7E20 m^2 erhalten wir eine bedeckte Fläche von 1,2E31 m^2. Das ist, verglichen mit der Würfelfläche ein Verhältnis von 1/18E9. Also mit anderen Worten, wenn sich zwei Galaxien gegenseitig durchdringen, kann eine solch nahe Begegnung einige male vorkommen, aber schon seltener in einem System mit geeigneten Wechselwirkungspartnern und nochmal sehr viel seltener mit einem daraus resultierenden Einfang (überhaupt nur möglich in Form eines ‚Partnertauschs‘).

Im galaktischen Zentrum und in dichten Kugelhaufen können solche Begegnungen relativ auf die beteiligte Sternenzahl gesehen, auch noch häufiger sein, weil die Flächendichte dort, trotz aller Übertreibung hier, noch größer sein kann. Trotzdem bleibt ein solcher Einfang auch dort die ganz große Ausnahme.

Herzliche Grüße

MAC
 
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Luzifix

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Hallo mac!

Ich danke Dir für die ausführlichen Erläuterungen. Du hast aber kein Wort über die Auswirkungen des Masseverlustes gesprochen (auf den Partnerstern des SN). Jeder plötzliche Masseverlust des explodierenden Sterns müßte sich doch sehr schnell (wie bei einer Steinschleuder) auf die Bahn des Partnersterns übertragen?
 

mac

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Hallo Luzifix,

Du hast aber kein Wort über die Auswirkungen des Masseverlustes gesprochen (auf den Partnerstern des SN). Jeder plötzliche Masseverlust des explodierenden Sterns müßte sich doch sehr schnell (wie bei einer Steinschleuder) auf die Bahn des Partnersterns übertragen?
Diese Frage ist für mich als Laien kaum zu beantworten, weil mir auch nur die veröffentlichten Daten dazu zur Verfügung stehen.

Peter Schneider in Bonn hat dazu in http://www.astro.uni-bonn.de/~peter/Lectures/intro2.pdf auf Seite 49 folgende Angaben gemacht:
Vorläuferstern SN2 und SN1 b und c, etwa gleich oder größer 8 M0

Bei der Explosion werden 1E51 erg in die kinetische Energie der mit 10000 km/s expandierender Hülle übertragen. Umgerechnet entspricht das 1 M0 Masseverlust.

Wieviel Masse in welcher Zeit von den mehr als 8 M0 auf viele Jahrtausende verteilt, abgeblasen werden (Stichwort planetarischer Nebel), ist aber anscheinend nicht wirklich klar, denn P.Schneider hatte mir auf eine Frage zu Widersprüchen in der Energiebilanz geschrieben, daß sich bei einer Geschwindigkeit von 20.000 km/s mein damaliger Einwand auch erledigen könnte und in dem Wiki Artikel zur Supernova http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova#Kernkollaps kann man ja auch nachlesen, daß es bei dem Ablauf einer SN noch keinen wirklichen Konsens gibt.

Aber, sei’s wie’s sei, bei einer Restmasse eines Neutronensterns von 1,5 bis über 2 M0 reicht auch der vorherige, plötzliche Masseverlust von 0,25 bis 1 M0 nicht aus, um seinen Begleitern die Flucht zu ermöglichen, das wäre erst ab einer Halbierung der Masse möglich.

Herzliche Grüße

MAC
 
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