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IXPE
Überraschendes vom Röntgenpulsar Her X-1
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Tübingen
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10. November 2022

Mit dem zu Beginn des Jahres gestarteten Imaging X-ray Polarimetry Explorer, wurde jetzt der Röntgenpulsar Her X-1 anvisiert. Die Beobachtungen überraschten das internationale Team und könnten dazu führen, dass grundlegende Annahmen über diese Objekte noch einmal überdacht werden müssen. Nun wartet man gespannt auf die nächsten Beobachtungen des Pulsars. 

Pulsar

Künstlerische Darstellung eines Pulsars wie Her X-1. Bild: NASA  [Großansicht]

Röntgenpulsare haben Durchmesser von nur etwa zehn Kilometern, sind aber schwerer als die Sonne und haben ein Magnetfeld, das mehrere Milliarden Mal stärker ist als alle Magnetfelder, die wir auf der Erde kennen. Sie bilden ein Doppelsternsystem mit einem normalen Stern, der Materie über ein Magnetfeld wie über einen Trichter in die Polregionen des Pulsars überfließen lässt. Dies führt zur Freisetzung immenser Energien und macht Röntgenpulsare zu sehr hellen Quellen am Röntgenhimmel.

Nun liefert die IXPE-Mission, die zu Beginn dieses Jahres startete, eine neue Perspektive auf diese Objekte. IXPE ist die erste Mission, bei der polarisierte Röntgenstrahlen von Himmelsobjekten gemessen werden können: "Her X-1 war der erste Röntgenpulsar, der von IXPE beobachtet wurde. Wir waren sehr überrascht, dass dabei nur eine niedrige Polarisation beobachtet wurde, was unsere theoretischen Vorhersagen über den Haufen warf. Wir haben das noch nicht verstanden", sagt Dr. Victor Doroshenko vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen. Der durchschnittliche Polarisationsgrad von circa 8,6 Prozent, der von IXPE mit hoher Genauigkeit gemessen wurde, sei viel niedriger als die erwarteten circa 80 Prozent, die durch theoretische Arbeiten vorhergesagt waren.

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"Eine solch große Diskrepanz impliziert, dass bisherige Modelle des Strahlungstransports in stark magnetisierten Plasmen, die sich an den Polen der Neutronensterne sammeln, und unsere Ideen bezüglich der Geometrie und Struktur der Emissionsregion in Her X-1 – und wahrscheinlich weiterer Pulsare – im Licht der IXPE-Ergebnisse grundlegend überdacht werden müssen", meint Dr. Juri Poutanen von der finnischen Universität Turku und Professor Rüdiger Staubert vom Tübinger Institut für Astronomie und Astrophysik ergänzt: Ich habe Her X-1 fast mein ganzes Leben lang untersucht, und er überrascht mich immer wieder. Es ist der erste Röntgenpulsar, bei dem wir das magnetische Feld des Neutronensterns direkt messen konnten. Und es ist eines der meistuntersuchten Objekte seiner Art. Aber wir sind noch weit davon entfernt, es völlig zu verstehen."

Trotz aller neuen Rätsel betrachtet das Forschungsteam die neuen Ergebnisse als grundlegende Erkenntnisse. "Erstmals seit der Entdeckung von Röntgenpulsaren vor fünf Jahrzehnten war es möglich, durch das Studium der Änderungen des Polarisationswinkels mit der Phase der Eigendrehung den Winkel zwischen der Drehachse und der magnetischen Dipolachse zu messen. Diese Informationen benötigen wir, um die Emission aus solchen Objekten zu modellieren", erklärt Doroshenko. "Diese röntgenpolarimetrischen Beobachtungen haben wir mit früheren optischen polarimetrischen Messungen kombiniert. So konnten wir belegen, dass die Drehachse des Pulsars nicht in einer Linie mit dem Bahndrehimpuls liegt. Das deutet – wie auch andere frühere Beobachtungen – darauf hin, dass der Neutronenstern taumelt wie ein auslaufender Spielzeugkreisel."

Der ultimative Beleg dafür werde später in diesem Jahr erwartet, wenn IXPE den Röntgenpulsar Her X-1 in einer anderen Phase seines 35-Tage-Zyklus beobachten soll, berichtet Professor Andrea San-tangelo vom Tübinger Institut für Astronomie und Astrophysik. "IXPE startet gerade erst jetzt das neue Beobachtungsfenster der Röntgenpolarimetrie und ebnet den Weg für die nächste Generation von Röntgenpolarimetern. Es ist erst der Anfang eines großen Abenteuers."

Der Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) wurde zu Beginn dieses Jahres an Bord einer Falcon-9-Rakete von Cape Canaveral aus ins All geschossen und kreist nun rund 600 Kilometer über dem Erdäquator. Die Mission ist eine Kooperation zwischen der NASA und der Agenzia Spaziale Italiana mit Partnern in zwölf Ländern.

Über ihre Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.

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Überraschendes vom Röntgenpulsar Her X-1. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
XMM-Newton: Astronomen entdecken stellaren Röntgenpulsar - 3. Juni 2014
Links im WWW
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