Relativitätstheorie relativ anschaulich

Tempolimit Lichtgeschwindigkeit

Einführung

Röntgenpulsare sind intensive Röntgenquellen, die in regelmäßigen Pulsen Röntgenstrahlung bis zum hunderttausendfachen der Strahlungsleistung unserer Sonne aussenden. Sie sind Gegenstand intensiver astrophysikalischer Forschungen.

Die Röntgenstrahlung entsteht auf einem stark magnetisierten rasch rotierenden Neutronenstern, der zusammen mit einem normalen Stern ein enges Doppelsternsystem bildet. Durch seinen kleinen Radius von nur etwa 10 km und seine im Vergleich dazu große Masse von ungefähr einer Sonnenmasse ist ein Neutronenstern ein äußerst kompaktes Objekt mit einer Dichte von 500 Millionen Tonnen pro Kubikzentimeter, also dem Mehrfachen der Dichte von Atomkernen. Aufgrund seiner starken Gravitationswirkung wird Masse aus dem normalen Begleitstern herausgezogen, die auf den Neutronenstern zuströmt und um ihn herum eine dünne Scheibe bildet, die sogenannte Akkretionsscheibe, von deren innerem Rand die Materie dann endgültig auf die Neutronensternoberfläche stürzt. Die ionisierte Materie, die aus der Scheibe in das Magnetfeld des Neutronensterns eintritt, wird von diesem Feld zu den Magnetpolen hin gebündelt.

An den Polkappen treffen dann bei Magnetfeldstärken, die eine Billion mal größer sind als das Magnetfeld an der Erdoberfläche, auf eine Fläche von nur wenigen Quadratkilometern 100 Milliarden Tonnen Materie pro Sekunde mit einer Geschwindigkeit von ca. 160000 km/s, also mit mehr als halber Lichtgeschwindigkeit, auf. Dabei wird die Oberfläche durch die bei der Abbremsung freigesetzte kinetische Energie auf Temperaturen von ca. 100 Millionen Grad aufgeheizt, was zur Emission der Röntgenstrahlung führt.

Da die Achse durch die magnetischen Pole im allgemeinen nicht mit der Rotationsachse zusammenfällt, sehen wir somit - wie bei einem Leuchtturm - die Röntgenstrahlung mit der Rotationsperiode gepulst.

Pulsprofile

Durch zeitlich hochaufgelöste Messungen der Pulsprofile von binären Röntgenpulsaren ist umfangreiches Datenmaterial über eine Vielzahl von Pulsformen vorhanden, die für den jeweiligen Pulsar charakteristisch sind. Die Pulsformen sind in hohem Maße energieabhängig und weisen mit wenigen Ausnahmen eine ausgeprägte Asymmetrie auf.

Wenn es gelingt, beobachtete Pulsprofile mit Modellrechnungen zu reproduzieren, kann das über die geometrischen Verhältnisse in Röntgenpulsaren, wie z.B. die relative Lage von Magnetpolen, Rotationsachse und Akkretionsscheibe, sowie über Massen, Radien und Magnetfelder von Neutronensternen Aufschluß geben.

 
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AutorInnen: Ute Kraus, Datum: 12.10.2003
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