Der Radius von Pulsar PSR J0437-4715
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Technischen Universität Darmstadt astronews.com
15. Juli 2024
Millisekundenpulsare sind rotierende Neutronensterne, die
wie Leuchttürme regelmäßig elektromagnetische Signale aussenden. Der Pulsar PSR
J0437-4715 ist der erdnächste und damit auch der signal-hellste. Dank neuer
Messungen wurde nun sein Radius bestimmt: 11,4 Kilometer. Die Zahl erlaubt
wichtige Rückschlüsse auf den Zustand der Materie im Inneren.
![Pulsar](../../../bilder/2024/2407-011.jpg)
Künstlerische
Darstellung eines Systems aus Pulsar (rechts) und
Weißem Zwerg. Die relative Größe beider Objekte
ist nicht maßstabsgetreu.
Bild: ESO / L.
Calçada [Großansicht] |
PSR J0437 ist ein Pulsar, also ein rotierender Neutronenstern, der
elektromagnetische Strahlung aussendet. Er befindet sich etwa 510 Lichtjahre von
der Erde entfernt im südlichen Sternbild Maler. PSR J0437 rotiert 174 Mal pro
Sekunde um seine Achse und hat einen Weißen Zwerg, also einen kompakten, alten
Stern, als Begleiter. Wie ein Leuchtturm sendet der Pulsar alle 5,75
Millisekunden einen Strahl aus Radiowellen und Röntgenstrahlen in Richtung Erde.
Er ist der Millisekunden-Pulsar, der der Erde am nächsten ist. Unter anderem
wegen dieser Nähe ist er auch der hellste Millisekundenpulsar.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Devarshi Choudhury und Anna Watts
von der Universität Amsterdam haben nun seinen Radius bestimmt. Für ihre
Messungen nutzten sie Daten des Röntgenteleskops NICER an Bord der
Internationalen Raumstation. Sie kombinierten die Röntgendaten mit einer Technik
namens Pulsprofil-Modellierung. Mithilfe von Massenmessungen des Parkes
Pulsar Timing Array in Australien konnte so der Radius des Sterns bestimmt
werden: 11,4 Kilometer. Die Masse von PSR J0437 ist 1,4-mal größer als die
unserer Sonne.
Theoretische Kernphysikerinnen und Kernphysiker der TU Darmstadt, darunter
Melissa Mendes, Isak Svensson und Achim Schwenk, untersuchten gemeinsam mit
Forschenden um Nathan Rutherford von der University of New Hampshire in
den USA die Konsequenzen der neuen Radiusmessung für die Eigenschaften dichter
Materie im Inneren des Sterns. Mithilfe eines statistischen Formalismus, der
neue Berechnungen der Zustandsgleichung für dichte Materie in den äußeren
Kilometern des Neutronensterns sowie den verfügbaren NICER- und
Gravitationswellen-Beobachtungen von Neutronensternen verbindet, konnten die
Forschenden genauere Beschränkungen für die Radien von Neutronensternen und für
die Eigenschaften der dichten Materie im Inneren von Neutronensternen ermitteln.
Die Arbeit an der TU Darmstadt wurde von Melissa Mendes und Isak Svensson
geleitet.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass die neue NICER-Messung die Zustandsgleichung
bei mittleren Dichten, die einige Male so hoch sind wie in Atomkernen, stark
einschränkt", erklärt Mendes. Dies führt zu einem hohen Druck, aber bei dem
kleineren Radius von PSR J0437 erweist sich die Zustandsgleichung als relativ
softer. "Diese Arbeit kombiniert die neuesten Informationen, die wir aus der
theoretischen Kernphysik und aus astrophysikalischen Beobachtungen haben, um die
Physik stark wechselwirkender Materie unter extremen Bedingungen einzugrenzen",
sagt Schwenk. "Es wird sehr interessant sein, wie zukünftige NICER- und
Gravitationswellen-Beobachtungen die Zustandsgleichung der dichtesten
beobachtbaren Materie im Universum weiter einschränken werden."
Die Ergebnisse wurden in einer Reihe von Artikeln in der
Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters bzw. The Astrophysical Journal
veröffentlicht.
|
Rutherford, N. et al.
(2024): Constraining the dense matter equation of state with new NICER
mass-radius measurements and new chiral effective field theory inputs,
ApJL (arXiv.org-Preprint)
Choudhury, D. et al.
(2024): A NICER View of the Nearest and Brightest Millisecond Pulsar:
PSR J0437–4715, ApJL (arXiv.org-Preprint)
Salmi, T. et al. (2024):
The Radius of the High Mass Pulsar PSR J0740+6620 With 3.6 Years of
NICER Data, ApJ (arXiv.org-Preprint)
Reardon, D. J. et al.
(2024): The neutron star mass, distance, and inclination from
precision timing of the brilliant millisecond pulsar J0437−4715, ApJL
(arXiv.org-Preprint)
TU Darmstadt |
|