3C58

(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)

Pulsar liefert Einsichten in ultradichte Materie und Magnetfelder

NASA/CXC/SAO/P. Slane et al.

3C58 ist der Überrest einer Supernova, die im Jahr 1181 von chinesischen und japanischen Astronomen beobachtet wurde. Ein intensiver Blick mit Chandra zeigt, daß der im Zentrum gelegene Pulsar – ein schnell rotierender, bei dem Supernova-Ereignis gebildeter Neutronenstern – von einem hellen Torus an Röntgenstrahlung umgeben ist. Ein Röntgenjet bricht in beiden Richtungen aus dem Zentrum des Torus hervor und erstreckt sich über eine Länge von einigen Lichtjahren. Weiter außen kann ein kompliziertes Netz aus Röntgenschleifen gesehen werden.

Diese Strukturen gehen auf die Strahlung von extrem hochenergetischen Teilchen zurück, die sich in einem Magnetfeld bewegen und sehen den Jets, Ringen und Schleifen um den Krebs-Pulsar sehr ähnlich. Der 3C58-Pulsar, der Krebs-Pulsar und eine wachsende Zahl anderer Pulsare liefern den deutlichen Beweis, daß starke elektromagnetische Felder um schnell rotierende Neutronensterne gewaltige Generatoren für hochenergetische Partikel und Magnetfelder sind.

Der Pulsar in 3C58 kann in diesem Bild nicht direkt gesehen werden, aber seine Existenz ist aus einer früheren Chandra-Entdeckung abgeleitet worden, und wurde bei Radiowellenlängen, die schnell (66 Millisekunden) pulsieren, bestätigt. Die jetzigen Beobachtungen liefern starke Hinweise, daß die Oberfläche des Pulsars in 3C58 auf eine Temperatur von knapp unter eine Million Grad Celsius abgekühlt ist.

Die relativ „niedrige“ Oberflächentemperatur war für Astrophysiker eine Überraschung, da die Standardtheorie für das Abkühlen eines Pulsars bei einem Alter von nur 830 Jahren eine viel wärmere Oberfläche vorhersagt. Die Abkühlung eines Pulsars beruht auf Kollisionen zwischen Neutronen und anderen subatomaren Teilchen in seinem ultradichten Inneren, wo ein Teelöffel voll Materie mehr als eine Milliarde Tonnen wiegen kann. Solche Zusammenstöße erzeugen Neutrinos, die Energie davontragen, wenn sie dem Stern entkommen.

Die Geschwindigkeit der Abkühlung bei 3C58 zeigt, daß die Wechselwirkung zwischen Neutronen und Protonen unter den extremen Bedingungen in Pulsaren nicht gut verstanden oder daß eine exotische Form von subatomarer Materie vorhanden ist.