Die Studie konzentrierte sich auf den Pulsar PSR J1928+1815, der etwa 455 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne, die als Überreste massereicher Sterne nach einer Supernova-Explosion zurückbleiben. Ihre extreme Dichte entsteht durch die Kompression von Protonen und Elektronen zu Neutronen.
Mithilfe des FAST-Teleskops in China entdeckten die Forscher, dass dieser Pulsar einen Begleiter hat – einen Heliumstern, dem seine äußeren Wasserstoffschichten fehlen. Diese beiden Himmelskörper, die nur 1,12 Millionen Kilometer voneinander entfernt sind, vollenden eine gemeinsame Umlaufbahn in 3,6 Stunden.
PSR J1928+1815 rotiert etwa 100 Mal pro Sekunde um sich selbst, eine Geschwindigkeit, die durch die Aufnahme von Materie seines Begleiters erreicht wird. Dieser Prozess, bekannt als Akkretion, kann zu einer Phase der gemeinsamen Hülle führen, in der der Pulsar innerhalb der äußeren Schichten des anderen Sterns kreist.
Simulationen deuten darauf hin, dass dieses Doppelsternsystem ursprünglich weiter voneinander entfernt war. Der Pulsar, der die äußeren Schichten seines Begleiters absaugte, hätte eine gemeinsame Hülle gebildet, bevor er sich dem Kern des Begleitsterns näherte. Diese Wechselwirkung hätte schließlich die Hülle ausgestoßen, wodurch ein enges Doppelsternsystem zurückblieb.
Der Pulsar befindet sich nun innerhalb des ursprünglichen Volumens seines Begleiters, nachdem er in dessen nun ausgestoßenen äußeren Schichten gekreist war.
Schätzungen zufolge gibt es in der Milchstraße nur 16 bis 84 ähnliche Systeme. Diese Seltenheit unterstreicht die Bedeutung der Entdeckung für das Verständnis der Entwicklung von Doppelsternen.
Die Details dieser Forschung wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht und bieten neue Einblicke in die Dynamik von Doppelsternsystemen.
Wie erreicht ein Pulsar eine so hohe Rotationsgeschwindigkeit?
Pulsare wie PSR J1928+1815 erlangen ihre phänomenale Rotationsgeschwindigkeit durch einen Prozess namens Akkretion. Indem sie Materie von einem Begleitstern aufnehmen, gewinnen sie Drehimpuls, was ihre Rotation beschleunigt.
Dieser Mechanismus ähnelt dem einer Eiskunstläuferin, die ihre Arme an den Körper zieht, um sich schneller zu drehen. Die übertragene Materie wirkt wie eine externe Kraft, die die Rotationsgeschwindigkeit des Pulsars erhöht.
Millisekundenpulsare, die Hunderte von Umdrehungen pro Sekunde vollführen können, sind das Endergebnis dieses Prozesses. Sie repräsentieren eine fortgeschrittene Phase in der Entwicklung von Doppelsternsystemen, in der die Wechselwirkung zwischen den beiden Sternen eine Schlüsselrolle spielt.
Was ist eine Phase der gemeinsamen Hülle in einem Doppelsternsystem?
Die Phase der gemeinsamen Hülle ist ein entscheidender Schritt in der Entwicklung einiger Doppelsternsysteme. Sie tritt auf, wenn einer der Sterne, oft ein Roter Riese, seinen Begleiter in seinen äußeren Schichten einhüllt.
Diese Konfiguration führt zu einem besonderen Transfer von Masse und Energie, der entweder zur Verschmelzung der beiden Sterne oder zur Ausstoßung der Hülle führen kann. Das Ergebnis ist ein engeres Doppelsternsystem, wie es bei PSR J1928+1815 beobachtet wurde.
Das Verständnis dieser Phase ist entscheidend, um die Vielfalt der im Universum beobachteten Sternsysteme zu erklären. Sie zeigt, wie gravitative Wechselwirkungen das Schicksal von Sternen tiefgreifend verändern können.